Kako astronomija multimessengerjev razkriva namige za kozmos

Astronomi so imeli leto uspešnosti.

Poleg odkrivanja kozmičnega vira nevtrinov so odkrili združitev dveh mestnih nevtronskih zvezd, vsaka masivnejša od sonca.

Odkritja so bila napovedana kot dokaz, da je prišla »nova doba astronomije z več verigami«.

Toda kaj je astronomija multimessenger?

V našem vsakdanjem življenju razlagamo svet okoli nas na podlagi različnih signalov, kot so zvočni valovi, svetloba (vrsta elektromagnetnega vala) in kožni pritisk. Vsak od teh signalov lahko nosi drug »sel.« Novi glasniki vodijo do novih spoznanj. Tako so astronomi z veseljem pozdravili nov kurir v svoji znanosti.

Veliko glasnikov

Znanstveniki so večino zgodovine astronomije preučevali predvsem signale, ki jih prenaša en glasnik, elektromagnetno sevanje. Ti valovi, ki se gibljejo skozi prostor in čas, so opisani z njihovo valovno dolžino ali količino energije, ki jo najdemo v njihovih delcih, fotoni.

Radijski valovi imajo fotone z najmanjšo količino energije in najdaljšo valovno dolžino, sledijo jim infrardeča in optična svetloba pri vmesnih energijah in valovnih dolžinah. Rentgenske žarke in gama žarki imajo najkrajšo valovno dolžino in najvišjo energijo.

Toda znanstveniki preučujejo tudi druge glasnike:

• Kozmični žarki: nabiti atomski delci in jedra, ki potujejo blizu hitrosti svetlobe.
• Neutrini: nezaračunani delci, ki večino vesolja vidijo kot pregledne.
• Gravitacijski valovi: gube v samem tkivu prostora in časa.

Medtem ko so nekatera področja v astronomiji letos raziskovala te kurirje, so astronomi šele pred kratkim opazili dogodke, ki so segali dlje od Rimske ceste z več kot enim selom hkrati. V samo nekaj mesecih se je podvojilo število virov, kjer lahko astronomi združijo signale različnih glasnikov.

Kot sprehod na plaži

Multimessenger astronomija je naravni razvoj astronomije. Znanstveniki potrebujejo več podatkov, da sestavijo popolno sliko predmetov, ki jih preučujejo, in se ujemajo z njihovimi opazovanji.

Astronomi so združili različne valovne dolžine fotonov, da bi združili nekatere skrivnosti vesolja. Na primer, kombinacija radijskih in optičnih podatkov je igrala pomembno vlogo pri ugotavljanju, da je Rimska cesta spiralna galaksija leta 1951.

In astronomija še naprej razkriva odlične rezultate o našem vesolju s samo enim selom, fotoni. Torej, če je astronomija multimessengerja le evolucijski korak v neverjetni zgodovini uspehov, ali to pomeni, da je to le nova buzzword?

Ne mislimo tako.

Predstavljajte si, da hodite ob morski plaži. Uživate v čudovitem sončnem zahodu, slišite valovite valove, občutite pesek pod nogami in vonjate slan zrak. Vaši kombinirani čuti tvorijo popolnejšo izkušnjo.

Z multimessenger astronomijo upamo, da bomo iz vesolja izvedeli več tako, da bomo združili več kurirjev, tako kot združujemo vid, sluh, dotik in vonj.

Ampak to ni vedno piknik

Kulture astronomov in fizikov delcev predstavljajo različne pristope k znanosti. V multimessenger astronomiji te kulture trčijo.

Astronomija je opazovalno polje in ne poskus. Proučujemo astronomske objekte, ki se s časom spreminjajo (časovna domena astronomije), kar pomeni, da imamo pogosto le eno priložnost za opazovanje prehodnega astronomskega dogodka.

Do nedavnega je večina astronomov s časovnimi področji delala v majhnih skupinah na več projektih naenkrat. Uporabljamo vire, kot je astronomski telegram ali koordinacijska mreža za gama žarke, da hitro sporočamo rezultate, še preden oddamo znanstvene članke.

Ker je večina pričakovanih virov multimessengerjevih signalov prehodni astronomski dogodek, je ogromno prizadevanje za zajemanje glasnikov poleg fotonov.

Preberi več: Opazovalnica IceCube zazna neutrino in odkrije blazar kot svoj vir

Fiziki delcev so vodili pri ustvarjanju velikih mednarodnih sodelovanj za reševanje njihovih najtežjih problemov, vključno z velikim hadronskim trkalnikom, observatorijem za nevtrino IceCube in observatorije za gravitacijsko valovanje laserskega interferometra (LIGO). Pridobivanje stotin do tisoč raziskovalcev za doseganje skupnih ciljev zahteva celovito identifikacijo vlog, stroge smernice za komunikacijo in številne telekonference.

Potreba po odzivu na hitre spremembe v viru multimessengerjev in ogromno prizadevanje za zajemanje signalov multimessengerjev pomeni, da se astronomija in fizika delcev morata združevati med seboj, da bi pridobili najboljše iz obeh kultur.

Prednosti astronomije multimessengerja

Medtem ko je multimessenger astronomija evolucija tega, kar so astronomi in fiziki delcev naredili že desetletja, so skupni rezultati zanimivi.

Zaznavanje gravitacijskih valov iz združitve nevtronskih zvezd je potrdilo, da so ti trki naredili velik del zlata in platine na Zemlji (in po vsem vesolju). Pokazal je tudi, kako ti trki povzročajo (vsaj nekatere) kratke izbruhe gama žarkov - izvor teh eksplozivnih dogodkov je bil v astronomiji veliko odprto vprašanje.

Prvo povezovanje nevtrina z enim samim astronomskim izvorom je dalo vpogled v to, kako vesolje ustvarja svoje najbolj energične delce. Multimessenger astronomija razkriva podrobnosti o nekaterih najbolj ekstremnih pogojih v našem vesolju.

Vidik multimessengerjev že daje več kot vsota njegovih delov - in v prihodnosti lahko pričakujemo bolj presenetljiva odkritja. Elitne ekipe po vsej Kanadi že prispevajo k rasti tega mladega področja, in astronomija z več verigami obljublja, da bo igrala pomembno vlogo v našem naslednjem desetletju astronomskih raziskav v Kanadi - in po vsem svetu.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovorih Gregoryja Sivakoffa in Darylja Haggarda. Preberite izvirni članek tukaj.