Etereminių kosminių blyksčių medžioklė - pokalbis su astronomu Mansi Kasliwalu

Anonim

Mansi Kasliwal (PhD '11), naujas asistentas astronomijos profesorius, ieško naktinio dangaus astrofiziniams pereinimams - šviesos blyksnėms, kurios atsiranda, kai žvaigždės tampa nuo milijono iki milijardo kartų tokios ryškios kaip mūsų saulė ir tada greitai išnyksta. Ji ir jos kolegos sukūrė robotų tyrimus, padedančius aptikti šiuos pereinamojo laikotarpio įvykius, ir sukūrė pasaulinį bendradarbių ir teleskopų tinklą, kurio tikslas - sufokusuoti visų bangos ilgių blykstes.

Kasliwal užaugo Indore Indijoje ir atvyko į JAV studijuoti 15 metų. Ji uždirbo savo bakalauro laipsnį Kornelio universitete ir atvyko į "Caltech", kad baigtų savo daktaro disertaciją astronomijoje. Pasadenoje, Carnegie Observatorijose, ji baigė doktorantūros stipendijas, o rugsėjo mėn. Grįžta į "Caltech" fakulteto narį.

Mes apsėstėme su "Kasliwal", kad aptarėme savo aistra atrasti ir ištirti šiuos kosminius praeinančius procesus, taip pat pastaruoju metu pastangas stebėti LIGO gravitacinių bangų aptikimą.

Ką jūs iš tikrųjų matote, kai atranda kosminį trumpalaikį?

Ekrane matote šviesos blykstę, o tada matote, kad ji išnyksta - dažnai tai praeina per kelias dienas ar net keletą valandų. Per tą trumpą laiką bandysite patekti į įvykio chemiją. Jūs bandote užfiksuoti šviesą iš blykstės ir paskleisti ją; Kai gausite spektrą, galite pasakyti, kokių elementų jis iš tikrųjų pagamino.

Taigi, aš ieškau šių kosminių perversmų, pabandyk suprasti, ką jie visi yra, ir ieškokite naujų tipų.

Kokie įvykiai sukelia šias blyksnes?

Dažniausiai šios blyksnės yra naujos ir supernovos. "Novae" gamina branduoliniai sprogimai, susiję su žvaigždžių liekanomis, vadinamų baltosiomis nykštukomis, o branduolio sutraukimo supernovos yra susijusios su masinių žvaigždžių mirtimi. "Novae" yra apie milijonas kartų didesnis už saulės šviesumą, o viršnova yra milijardą kartų ryškesnė. Ilgą laiką mes nieko nežinojome tarpusavyje, tačiau šiandien mes žinome daugybę klasių pereinamųjų su spindesiu tarp novae ir supernovų, apimančių šių crazy objektų sujungimą. Štai kur įvyksta daug įdomiausių žvaigždžių fizikos - kai kažkas panašaus į balto nykštukų smegenis į neutronų žvaigždutę arba neutronų žvaigždė sumušasi į juodąją skylę.

Tai yra ekstremalūs įvykiai, o paaiškėja, kad daugelis cheminių elementų, kuriuos mes matome aplink mus, sintezuojami šiuose sprogimuose. Pavyzdžiui, kai aš čia dirbu savo daktaro disertacijoje, radau retų įvykių klasę, kuri generuoja apie pusę kalcio visatoje. Dešimtmečius žmonės suprato, kur buvo kalcio, nes jis buvo daug daugiau, nei vien tik supernovos galėtų sintetinti. Mes radome šią labai retų sprogimų grupę. Mes juos vadiname kalcio turtingu atotrūkiu, nes jie, atrodo, yra kasyklos visatoje, kurioje yra kalcio.

Ar jie sprogo žvaigždes?

Mes iš tikrųjų nežinome. Geriausia manyti, kad jie yra tam tikros rūšies baltos nykštukinės-neutroninės žvaigždės sujungimas. Dabar turime maždaug aštuonių iš šių įvykių imtį ir sugebėjome kiekybiškai įvertinti kiekvieno kalcio kiekį, parodydami, kad nors šie reiškiniai yra retai, kiekvienas iš jų gamina tiek kalcio, kad jie gali priskirti trūkstamą kalcio kiekį. kalcis.

Ką jūsų tyrimai šiuo metu orientuojasi?

Dabar aš ieškau kosminių minų iš sunkiųjų elementų. Jei pažvelgsite į periodinę lentelę, apie pusę elementų, sunkesnių už geležies elementus, tokius kaip auksas, platina ir uranas, gamina kažkas vadinamas r-proceso nukleozintezė. Mes žinome, kad šie elementai yra pagaminti šio proceso metu, tačiau astronomai vis dar nežino, kur vyksta šis procesas. Mes niekada nematėme veiksmų. Niekas iš sprogimų, kuriuos radome iki šiol, buvo pakankamai ekstremalus, kad iš tikrųjų sintetinti pakankamai sunkių elementų.

Kokie įvykiai gali sukelti šiuos sunkius elementus?

Teoriškai mes tikimės, kad labiausiai ekstremalių įvykių metu yra neutronų žvaigždė, jungianti juodąją skylę ar kitą neutronų žvaigždutę, nes neutronų žvaigždės ir juodosios skylės yra daug tankesnės nei balti nykštukai. Tačiau šie sprogimai yra labai reti. Jie atsitinka galbūt kartą per 10 000 metų vienai galaktikai. Palyginimui, novae yra lengva rasti, nes kiekvienoje galaktikoje yra apie 20 iš jų. Supernovos yra sunkesnės, bet jie vis dar vyksta apie kartą per amžių vienai galaktikai.

Norėdami ieškoti šių retų ir egzotinių įvykių, jums reikia naujos kartos apklausų ir teleskopų. Jūsų atsakymas turi būti greitas. Šviesos blykstė atsitinka labai retai, tai trunka labai trumpą laiką ir yra silpna. Taigi, kai bandote juos rasti, turite blogiausių iš visų pasaulių.

Norint įveikti šį iššūkį, mes glaudžiai bendradarbiaujame su pažangiu LIGO (Lazerio interferometro gravitacijos-bangų observatorija, kuriuose naudojami patobulinti detektoriai, kurie bando aptikti tokius ekstremalius įvykius sukeliančius erdvinės trukmės spindesius). Idėja yra tai, kad "Advanced LIGO" girdės gravitacines garso bangas, o mūsų apklausos Palomaro observatorijoje, šiuo metu tarpinis "Palomar Transient Factory" (PTF) ir galiausiai "Zwicky Transient Facility" (ZTF), pamatys šviesą iš binarinio neutrono -subsidėjimas

Ar dalyvavote pastangose ​​stebėti, kaip Advanced LIGO neseniai aptiko gravitacines bangas? Ką tu matei?

Aš vadovauju "Caltech" pastangoms ieškoti elektromagnetinių analogų gravitacinėms bangoms. PTF automatiškai ir greitai reagavo į LIGO įspėjimus apie gravitacines bangas ir atvaizdavo šimtus kvadratinių lokalizacijos laipsnių, kurie buvo prieinami iš Palomar observatorijos. Per keletą minučių mes sumažinome savo duomenis, o per kelias valandas mes organizavome pasaulinę tolimesnę kampaniją mūsų perspektyviausiems kandidatams - ryškiausius spindesius, kurie galėjo būti susiję su LIGO aptikimu. Mes gavome spektroskopinį mūsų kandidatų stebėjimą iš "Keck" ir "Gemini" observatorijų, radijo sekimo iš "Very Large Array" ir rentgeno spindulių stebėjimo nuo "Swift" palydovo. Nė vienas iš mūsų kandidatų nebuvo susijęs su gravitacinės bangos trigeriu, kurį jūs galėtumėte tikėtis dviejų juodųjų skylių sujungimui.

Elektromagnetinio suderinamumo, esančio dviejų neutronų žvaigždžių ar neutronų žvaigždės ir juodosios skylės jungimui, nustatymas gali nustatyti sunkiųjų elementų, tokių kaip auksas ir platina, kosminės minos. Tai labai įdomu, kad šis labai lauktas aukso skubėjimas iš tikrųjų prasidėjo!

Ar galite daugiau pasakyti apie PTF ir ZTF ir taip pat išsiaiškinti, kaip pirmą kartą domėjote šia sritimi?

Kai atėjau į gradą mokyklą ir paėmėu savo pirmąjį kursą, žinomi sprogimai buvo dviejų tipų: naujos ir supernovos. Aš maniau, "gamta yra kūrybiškesnė už tą."

Savo daktaro disertacijoje mes parengėme planą-A, planą-B ir planą C, kaip ieškoti įvykių tarp, ir "Palomar Transient Factory" (PTF) buvo planas-D.

PTF mes sukūrėme poromis teleskopus "Palomar" observatorijoje ir vėl atkūrėme didžiulius dangaus dangus, ieškodami dalykų, kurie pasikeitė. Kadangi tokio didelio ploto pavaizdavimas buvo toks greitas, mes iš tikrųjų pradėjome ieškoti labai retų šviesos blyksčių.

Dabar mes sunkiai dirbame dėl ZTF, kuris turėtų ateiti į internetą 2017 metais. Tai yra kiek įmanoma labiau jautrus, nei PTF, ir todėl pasiruošęs atskleisti retesnius įvykius. Vietoj septynių kvadratinių laipsnių kameros mes turime 47 kvadratinių laipsnių kamerą; vietoj to, kad fotografuotumėte per 40 sekundžių, užtruks mažiau nei 15 sekundžių.

Ar dirbate su kitais projektais?

Aš vadovauju porą projektų. Pirmasis - SPIRITS projektas, kuris reiškia "SPITZER InfraRed" intensyvių pernešėjų tyrimą. Mes ieškome infraraudonųjų spindulių. Nors optiniuose bangos ilgiuose yra daugybė apklausų, infraraudonųjų spindulių ryšys yra visiškai nesugadintas. Tai panašu į žvejybą naujuose vandenyse.

Mes naudojame Spitzerio kosminį teleskopą ir daugybę antžeminių observatorijų, kad per 242 šalia esančių galaktikų infraraudonųjų spindulių imtuos įvairaus dydžio vaizdus. Dauguma to, ką iki šiol surandau, atrodo, yra atskirų didžiulių žvaigždžių ir binarinių giminių sujungimas, kuriuos galite matyti tik infraraudonaisiais spinduliais, nes jie susidaro raudoname dujų ir dulkių debesyje.

Tai yra "Spitzer" tyrimo mokslo programa, o tai reiškia, kad kosminiam teleskopui kosminiam teleskopui buvo suteikta daugiau kaip 1300 valandų laiko, kad per trejus metus būtų padaryta labai didelė reikšmė.

Ir kitas projektas?

Aš taip pat esu pagrindinis "GROWTH" ("Transients Hearing Observatories Global Observatories") tyrėjas, kuris neseniai buvo finansuojamas iš Nacionalinio mokslo fondo partnerystės tarptautinėse mokslinių tyrimų ir švietimo programose. Mūsų tinklas apima šešis JAV universitetus ir šešias užsienio šalis, besiribojančias su pasauliu, kad stebėtų pereinamuosius procesus, kol jie nyksta, sumušant saulėtekį.

Statant šį tinklą, mes nuėjome tiek už teleskopus, kurie būtų prasmingi tinklui, tiek žmonėms, kurie norėtųsi mėgautis tokio tipo mokslu. Tai ne visiems. Tai neryškus veiksmas - jūs darote darbą 2 val., 3 val., O jei paliksite kamuolį, tai gana didelis pasiūlymas. Mes bandėme rinktis monetų tyrėjus, kurie yra pakankamai susijaudinę apie mokslą, kad, kai jie atsibunda, jie nėra kuklūs nuotaikai.

Nepaisydami savo tyrimų, ar jūs aistringai už bet kokią kitą veiklą?

Yra nuostabi organizacija, vadinama Asha, o tai reiškia viltis, kuria mokyklos, skirtos nepasiturintiems vaikams Indijoje, vyksta. Man ugdymas yra daugelio Indijos problemų sprendimas. Aš padedu Asha su lėšų rinkimu ir šių mokyklų steigimu. Kai aš grįšiu namo, bandau aplankyti Asos mokyklas. Kai susitinkate su vaikais ir pamatys, kad jie iš tikrųjų gauna išsilavinimą ir turi svajonių

.

geras jausmas. Tai mažas, bet svarbu.

menu
menu