За първи път астрономите наблюдават както гравитационните вълни, така и електромагнитното излъчване (светлина) от едно и също събитие, благодарение на глобалните съвместни усилия и бързите реакции на обсерваториите по света.
На 17 август 2017 г. в лабораторията за наблюдение на гравитационните вълни (LIGO) в САЩ, работеща с интерферометъра Virgo в Италия, са открили гравитационни вълни, които преминават през Земята. Това събитие, едва петото такова, е наречено GW170817. Около две секунди по-късно два космически обсерватории, космическият телескоп Fermi на НАСА и INTEGRAL на ESA откриха краткo гама излъчване (GRB) от същата област на небето.
Мрежата на обсерваторията LIGO-Virgo обхваща огромен район на южното небе, с милиони звезди. Когато нощта падна в Чили, много телескопи се насочиха към тази зона в небето, търсейки новия източник.
Телескопът Swope 1-metre telescope първи обяви новата светлина. Тя се появи много близо до NGC 4993 - лещовидна галактика в съзвездието Hydra,и наблюденията на VISTA регистрираха този източник в инфрачервените дължини на вълните почти по същото време. Когато нощта се придвижи на запад, на Хаваите телескопите Pan-STARRS и Subaru също наблюдаваха как източникът се развива бързо. Големият телескоп в Атакама ALMA (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array) се присъедини към една от най-големите целеви кампании за наблюдение, в която много телескопи по цялото земно кълбо идентифицират за пръв път електромагнитната връзка с източник на гравитационни вълни.
Почти едновременното откриване на гравитационните вълни и гама лъчи от GW170817 повдигна надеждите, че този обект наистина е отдавна търсена килонова, а наблюденията са показват, че неговите характеристики са забележително близки до теоретичните прогнози.
Съществуването на килонова е прогнозирано преди повече от 30 години, но това е първото потвърдено наблюдение.
"Има редки случаи, когато учен има шанса да стане свидетел на началото на нова ера", казва Елена Пиан, астроном от INAF, Италия, и водещ автор. И този случай е точно такъв.
Две малки, но разположени много близо една до друга неутронни звезди се сляха и експлодираха в килонова. Събитието е много рядко. Очакваше се то да доведе както до гравитационни вълни, така и до кратко гама-лъчение. И двете бяха наблюдавани съответно на 17 август 2017 г. от LIGO-Virgo и Fermi / INTEGRAL. Последващите подробни наблюдения с много ESO телескопи потвърдиха, че този обект, наблюдаван в галактиката NGC 4993 на около 130 милиона светлинни години от Земята, всъщност е килонова. Такива обекти са основният източник на много от тежките химически елементи, като златото и платината, във Вселената.
Теориите, които умряха
Едновременното наблюдение гравитационни вълни и светлина от космическия сблъсък GW170817 отхвърли няколко алтернативни теории за тъмната материя и тъмната енергия.
"Това ни позволи да измерим скоростта на гравитацията по отношение на скоростта на светлината", обяснява Мигел Зумалакарегуи (Miguel Zumalacárregui) от Университета на Калифорния, Бъркли. Сигналите от сблъсъка GW170817, показват, че гравитационните вълни наистина се движат със скоростта на светлината, с точност до около 1 на 1 милион милиарда.
Това сериозно подкопава някои теории, които променят Общата теория на относителността на Айнщайн в опит да обяснят мистериозната тъмна енергия, която трябва да задвижва ускореното разширяване на нашата Вселена и невидимата тъмна материя, проявяваща се само чрез гравитационното притегляне на обикновената материя.
Тези теории изискват гравитационните вълни - вълни в тъканта на пространство-времето - да пътуват по-бавно или дори по-бързо от скоростта на светлината. Но последните наблюдения доказаха друго, съобщава NewScientist.
В редица публикувани научни статии (вижте списъка по-долу), се показва, че това събитие има сериозни последици за някои теории за гравитацията, различни от законите на Нютон и Айнщайн:
- http://arxiv.org/abs/arXiv:1710.06168 …,
- http://arxiv.org/abs/arXiv:1710.05901 …,
- http://arxiv.org/abs/arXiv:1710.05877 …,
- http://arxiv.org/abs/arXiv:1710.06394 …,
- https://arxiv.org/abs/1710.05893
Сред тези теории е разработената от Джейкъб Бекенщайн (Jacob Bekenstein) през 2004 г. TeVeS (тензор-вектор-скаларна гравитация - Tensor–vector–scalar gravity), релативистично обобщение на модифицираната нютонова динамика (MOND). Тя тръгва от хипотезата, че гравитацията не се разпространява със скоростта на светлината. Но тя, изглежда, го прави добре.
Една от статиите е "GW170817 Falsifies Dark Matter Emulators" от Сибел Боран, Шантану Десай, Емре Кахя и Ричард Уудърд (Sibel Boran, Shantanu Desai, Emre Kahya & Richard Woodard). Въз основа на наблюдението на GW170817 те изчисляват, че т. нар. ефект на Шапиро, наречен на името на астронома Ъруин Шапиро (Irwin Shapiro). Забавянето на времето заради гравитацията, което е следствие от Общата теория на относителността, води до друг ефект, ефектът на Шапиро, при който в гравитационното поле електромагнитните сигнали се движат по-дълго, отколкото при отсъствието на това поле.
През 1964 г. Шапиро предлага експеримент, при който радиовълните се отразяват от повърхността на Венера и Меркурий и се връщат на Земята. Изчисленията на астронома прогнозират, че при определено местоположение на Земята, Слънцето и Венера се очаква времето на закъснение на сигнала от въздействието на гравитационното поле на Слънцето ще бъде около 200 микросекунди ( 2 x 10 -4 секунди), което е подтвърдено от експериментални данни по-късно.
Посочените по-горе теории на модифициранaта гравитация предполагат, че ефектът на Шапиро при гравитационните вълни е много по-малък, отколкото за неутриното и фотоните. Забавянето на неутриното и фотоните на GW170817, според тези теории, трябва да продължи 1000 дни. А то е само 1,7 секунди за гама-фотоните. Въз основа на това, авторите посочват, че тези модифицирани гравитационни теории могат да бъдат хвърлени на боклука.
