Cum Astronomia Multimessenger descoperă indicii pentru Cosmos

Astronomii au avut un an de succes.

Pe lângă faptul că au descoperit o sursă cosmică de neutri, au detectat fuziunea a două stele neutronice de dimensiune urbană, fiecare fiind mai masivă decât soarele.

Descoperirea a fost anunțată ca o dovadă că a sosit o "nouă eră a astronomiei multimessenger".

Dar ce este astronomia multimessenger?

În viețile noastre de zi cu zi, interpretăm lumea din jurul nostru bazându-ne pe semnale diferite, cum ar fi undele sonore, lumina (un tip de unde electromagnetice) și presiunea pielii. Fiecare dintre aceste semnale poate fi purtat de un alt "mesager". Mesagerii noi duc la noi perspective. Așa că astronomii au salutat cu nerăbdare un nou set de mesageri pentru știința lor.

Mulți mesageri

Pentru cea mai mare parte a istoriei astronomiei, oamenii de stiinta au studiat in principal semnale transmise de un mesager, radiatii electromagnetice. Aceste valuri, care se deplasează prin spațiu și timp, sunt descrise prin lungimile de undă sau cantitatea de energie găsită în particulele lor, fotoni.

Undele radio au fotoni cu cea mai mică cantitate de energie și cele mai lungi lungimi de undă, urmate de lumină infraroșie și optică la energii intermediare și lungimi de undă. Razele X și razele gama au cele mai scurte lungimi de undă și cea mai mare energie.

Dar oamenii de știință studiază și alți mesageri:

• Razele raze: particule atomice încărcate și nuclee care călătoresc în apropierea vitezei luminii.
• Neutrinos: particule neîncărcate care văd cea mai mare parte a universului ca fiind transparentă.
• Undele gravitaționale: riduri în chiar tesatura spațiului și timpului.

Și în timp ce unele câmpuri din astronomie le-au explorat pe acești mesageri de ani de zile, astronomii au observat recent evenimente care au ieșit dincolo de Calea Lactee, cu mai mulți mesageri în același timp. În doar câteva luni, numărul surselor în care astronomii pot pune împreună semnalele diferiților mesageri sa dublat.

Ca o plimbare pe plajă

Multimessenger astronomia este o evoluție naturală a astronomiei. Oamenii de știință au nevoie de mai multe date pentru a realiza o imagine completă a obiectelor pe care le studiază și pentru a le potrivi teoriilor pe care le dezvoltă cu observațiile lor.

Astronomii au combinat diferite lungimi de undă ale fotonilor pentru a combina unele dintre misterele universului. De exemplu, combinația de date radio și optice a jucat un rol major în determinarea că Calea Lactee este o galaxie spirală în 1951.

Și astronomia continuă să dezvăluie rezultate extraordinare despre universul nostru folosind doar un mesager, fotoni. Deci, dacă astronomia multimessenger este doar un pas evolutiv al unei istorii incredibile de succese, înseamnă asta doar un nou cuvânt?

Nu credem așa.

Imaginează-ți că mergi pe o plajă de ocean. Vă bucurați de priveliștea unui apus de soare incredibil, auzind valurile, simțind nisipul de sub picioare și mirosind aerul sărat. Simțurile dvs. combinate reprezintă o experiență mai completă.

Cu ajutorul astronomiei multimessenger, sperăm să învățăm mai multe din univers prin combinarea mai multor mesageri, așa cum combinăm vederea, auzul, atingerea și mirosul.

Dar nu este întotdeauna un picnic

Culturile astronomilor și fizicienii particulelor reprezintă abordări diferite ale științei. În astronomia multimessenger, aceste culturi se ciocnesc.

Astronomia este un câmp observațional și nu un experiment. Studiem obiecte astronomice care se schimbă în timp (astronomie în domeniul timpului), ceea ce înseamnă că avem adesea o singură șansă de a observa un eveniment astronomic tranzitoriu.

Până de curând, majoritatea astronomilor din domeniul timpului au lucrat în echipe mici, pe mai multe proiecte simultan. Folosim resurse precum Telegrama Astronomului sau Rețeaua de Coordonare a Gamelor pentru a comunica rapid rezultatele, chiar înainte de a prezenta lucrări științifice.

Deoarece majoritatea surselor așteptate de semnale multimessenger sunt evenimente astronomice tranzitorii, este un efort enorm de a capta mesagerii în afară de fotoni.

Citește mai mult: Observatorul IceCube detectează neutrino și descoperă o sursă de blazar

Fizicienii din particule au condus la crearea unor colaborari internationale mari pentru a rezolva cele mai grave probleme ale acestora, cum ar fi Large Hadron Collider, IceCube Neutrino Observatory si Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Corelarea a sute la mii de cercetători în vederea realizării unor obiective comune necesită o identificare cuprinzătoare a rolurilor, orientări stricte de comunicare și multe teleconferințe.

Nevoia de a răspunde schimbărilor rapide într-o sursă multimessenger și efortul enorm de a capta semnale multimessenger înseamnă că astronomia și fizica particulelor trebuie să fuzioneze una cu alta pentru a obține cele mai bune din ambele culturi.

Beneficiile astronomiei multimessenger

In timp ce astronomia multimessenger este o evolutie a ceea ce au facut astronomii si fizicienii de particule de zeci de ani, rezultatele combinate sunt intrigante.

Detectarea undelor gravitationale de la stelele de neutroni care au fuzionat a confirmat că aceste ciocniri au făcut o mare parte a aurului și platinei de pe Pământ (și în tot universul). De asemenea, a arătat cum aceste coliziuni generează (cel puțin unele) scurte explozii de raze gamma - originea acestor evenimente explozive a reprezentat o mare întrebare deschisă în astronomie.

Prima asociere a unui neutrino cu o singură sursă astronomică a oferit o privire asupra modului în care universul își face particulele cele mai energice. Multimessenger astronomia dezvăluie detalii despre unele dintre cele mai extreme condiții din universul nostru.

Perspectiva multimessenger este deja a da mai mult decât suma părților sale - și ne putem aștepta să vedem mai multe descoperiri surprinzătoare în viitor. Elite echipe din Canada contribuie deja la creșterea acestui domeniu tânăr, iar astronomia multimessenger promite să joace un rol major în următoarea noastră decadă de cercetare astronomică în Canada - și în întreaga lume.

Acest articol a fost publicat inițial în The Conversation by Gregory Sivakoff și Daryl Haggard. Citiți articolul original aici.