Kako astronomija multimessenger-a otkriva tragove kozmosa

Astronomi su imali uspješnu godinu.

Osim što su pronašli kozmički izvor neutrina, otkrili su spajanje dvije neutronske zvijezde veličine grada, od kojih je svaka masivnija od sunca.

Otkrića su najavljena kao dokaz da je stigla "nova era multimessenger astronomije".

Ali što je astronomija multimessenger?

U našem svakodnevnom životu tumačimo svijet oko nas na temelju različitih signala, kao što su zvučni valovi, svjetlost (vrsta elektromagnetskog vala) i pritisak kože. Svaki od tih signala može nositi drugi "glasnik". Novi glasnici vode do novih spoznaja. Tako su astronomi željno dočekali novu skupinu glasnika u svojoj znanosti.

Mnogi glasnici

Većinom u povijesti astronomije znanstvenici su prvenstveno proučavali signale koje prenosi jedan glasnik, elektromagnetsko zračenje. Ovi valovi, koji se kreću kroz prostor i vrijeme, opisani su njihovim valnim duljinama ili količinom energije koja se nalazi u njihovim česticama, fotonima.

Radio-valovi imaju fotone s najnižom količinom energije i najdužu valnu duljinu, nakon čega slijedi infracrveno i optičko svjetlo pri srednjim energijama i valnim duljinama. X-zrake i gama-zrake imaju najkraće valne duljine i najveću energiju.

No, znanstvenici također proučavaju druge glasnike:

• Kozmičke zrake: napunjene atomske čestice i jezgre koje putuju blizu brzine svjetlosti.
• Neutrini: nedopuštene čestice koje većinu svemira vide kao transparentne.
• Gravitacijski valovi: bore u samoj tkanini prostora i vremena.

I dok su neka područja astronomije godinama istraživala ove glasnike, astronomi su tek nedavno promatrali događaje koji su bili daleko izvan Mliječnog puta s više od jednog glasnika u isto vrijeme. U samo nekoliko mjeseci udvostručio se broj izvora u kojima astronomi mogu skupiti signale različitih glasnika.

Poput šetnje na plaži

Multimessenger astronomija je prirodna evolucija astronomije. Znanstvenici trebaju više podataka kako bi sastavili cjelovitu sliku objekata koje proučavaju i odgovaraju njihovim teorijama.

Astronomi su kombinirali različite valne duljine fotona kako bi spojili neke tajne svemira. Primjerice, kombinacija radio i optičkih podataka odigrala je glavnu ulogu u određivanju da je Mliječni put spiralna galaksija 1951. godine.

A astronomija nastavlja otkrivati ​​sjajne rezultate o našem svemiru pomoću samo jednog glasnika, fotona. Dakle, ako je multimessenger astronomija samo evolucijski korak nevjerojatne povijesti uspjeha, znači li to da je to samo nova buzzword?

Ne mislimo tako.

Zamislite da hodate uz oceansku plažu. Uživate u pogledu na nevjerojatan zalazak sunca, čujete valove valova, osjetite pijesak pod nogama i miris slanog zraka. Vaša kombinirana osjetila čine potpunije iskustvo.

Uz astronomiju multimessenger-a, nadamo se da ćemo više naučiti iz svemira kombiniranjem višestrukih glasnika, baš kao što kombiniramo vid, sluh, dodir i miris.

Ali to nije uvijek piknik

Kulture astronoma i fizičara čestica predstavljaju različite pristupe znanosti. U multimessenger astronomiji, te kulture se sudaraju.

Astronomija je promatračko polje, a ne eksperiment. Proučavamo astronomske objekte koji se mijenjaju tijekom vremena (astronomija vremenske domene), što znači da često imamo samo jednu priliku promatrati prolazni astronomski događaj.

Do nedavno, većina astronoma s vremenskom domenom radila je u malim timovima, na mnogim projektima odjednom. Koristimo resurse kao što su Astronomski telegram ili koordinacijska mreža za gama zrake kako bismo brzo priopćili rezultate, čak i prije slanja znanstvenih radova.

Budući da je većina očekivanih izvora multimessenger signala prolazni astronomski događaji, to je ogroman napor da se uhvate glasnici osim fotona.

Opširnije: Opservatorij IceCube otkriva neutrino i otkriva blazar kao izvor

Fizičari čestica predvodili su put stvaranju velikih međunarodnih suradnji kako bi riješili svoje najteže probleme, uključujući Veliki hadronski sudarač, IceCube Neutrino Observatorij i Laserski Interferometar Gravitacijsko-valni opservatorij (LIGO). Izjednačavanje stotina i tisuća istraživača radi zajedničkih ciljeva zahtijeva sveobuhvatnu identifikaciju uloga, stroge smjernice komunikacije i mnoge telekonferencije.

Potreba da se odgovori na brze promjene u izvoru multimessenger-a i ogroman napor da se uhvate multimessenger-ovi signali znači da se astronomija i fizika čestica moraju spojiti jedna prema drugoj kako bi izazvale najbolje od obje kulture.

Prednosti multimessenger astronomije

Dok je astronomija multimessenger evolucija onoga što su astronomi i fizičari čestica činili desetljećima, kombinirani rezultati su intrigantni.

Detekcija gravitacijskih valova od spajanja neutronskih zvijezda potvrdila je da su ti sudari napravili veliki dio zlata i platine na Zemlji (i diljem svemira). Također je pokazao kako ti sudari dovode do (barem nekih) kratkih rafala gama zraka - podrijetlo tih eksplozivnih događaja je bilo veliko otvoreno pitanje u astronomiji.

Prva asocijacija neutrina s jednim astronomskim izvorom pružila je uvid u način na koji svemir stvara svoje energetske čestice. Multimessenger astronomija otkriva pojedinosti o nekim najekstremnijim uvjetima u našem svemiru.

Multimessenger perspektiva već daje više od zbroja njezinih dijelova - i možemo očekivati ​​više iznenađujućih otkrića u budućnosti. Elitni timovi diljem Kanade već pridonose rastu ovog mladog područja, a astronomija u multimessengeru obećava da će odigrati važnu ulogu u našem sljedećem desetljeću astronomskih istraživanja u Kanadi - i širom svijeta.

Ovaj članak je izvorno objavljen na razgovoru Gregory Sivakoff i Daryl Haggard. Pročitajte izvorni članak ovdje.