Кратко — разделю ответ на (1) что выяснили по GW170817, (2) какие ограничения остались, (3) как будущие детекторы и быстрый оптический follow‑up улучшат ограничения.
1) Что было установлено по GW170817
- Происхождение r‑процесса: наблюдавшийся килонова (AT2017gfo) дал прямую подтверждающую связь BNS‑слияний с синтезом тяжёлых r‑процессных элементов. Оценки выхода тяжёлых элементов: общий выброс примерно $M_{\mathrm{ej}}\sim 0.03-0.08M_{\odot }$, при этом выделяются две компоненты — «синяя» (лентанид‑бедная) и «красная» (лентанид‑богатая). По сочетанию световых кривых і спектров сделаны выводы, что BNS‑слияния способны дать значительную долю (вплоть до основной доли) космического r‑процесса при реалистичных скоростях событий.
- Массы и скорости компонентов: типичные оценочные числа — «синяя» компонента $M_{\mathrm{blue}}\sim 0.01-0.02M_{\odot },v_{\mathrm{blue}}\sim 0.2-0.3c$; «красная» компонента $M_{\mathrm{red}}\sim 0.03-0.05M_{\odot },v_{\mathrm{red}}\sim 0.08-0.15c$. Эти числа согласуются с модельями дисковых ветров (более полярные, быстрее, бедные лантанидами) и динамического (экваториального, медленнее, лантанид‑богатого) выброса.
- Геометрия выбросов и джета: данные (оптический/ИК, радио, рентген, VLBI) указывают на многокомпонентную, асимметричную геометрию — полярная «синяя» ветвь и экваториальная «красная» хвост, а также на структурированный релятивистский джет, наблюдавшийся офф‑аксис. Оценки угла обзора порядка ${\theta }_{\mathrm{v}}\sim 15^{\circ }-30^{\circ }$ и узкое ядро джета с большой начальной Гамма‑факторой.
- Космологическое измерение $H_0$: стандарт‑сирена от GW170817 дала первое независимое GW‑измерение постоянной Хаббла: из GW+хост (GW‑только и учёт peculiar velocity) $H_0\approx 70_{-8}^{+12}\mathrm{km}{\mathrm{s}}^{-1}\mathrm{Mp}{\mathrm{c}}^{-1}$ (Abbott+2017). При добавлении ограничений на наклон из радио/VLBI послеобзора погрешность сузилась: примерно $H_0\approx 69\pm 5\mathrm{km}{\mathrm{s}}^{-1}\mathrm{Mp}{\mathrm{c}}^{-1}$ (разные работы дают близкие значения с $\sim 5\%$ точностью).
2) Какие ограничения остались (основные невязки и систематики)
- Фракция р‑процесса: требуется статистика — один хорошо изученный случай не отвечает однозначно, какие доли r‑процесса дают BNS vs альтернативные источники (магнето‑SN, коллапс‑массивные звезды). Итог зависит от средней массы выброса и локальной частоты событий.
- Неоднозначности масс/композиций: оценки $M_{\mathrm{ej}}$ и $X_{\mathrm{lan}}$ чувствительны к опацитетам тяжёлых элементов и моделям лучеиспускания; недостаточно атомных данных для лантанидов/актинидов даёт систематические ошибки.
- Геометрия/модельные вырожденности: одновременная адаптация массы, скорости, состава и угла обзора даёт вырожденности — несколько комбинаций параметров могут дать похожие световые кривые.
- H0‑ограничения: главные источники неопределённости — вырожденность «наклон — расстояние» в GW‑сигнале и систематика по peculiar velocity хоста (NGC4993), а также малая статистика (1 событие).
- Физика двигателя выброса: как точно распределяются динамoческий выброс vs дисковые ветры в зависимости от масс, соотношения масс, вращения, нейтрино‑опроменения и EOS — остаётся плохоо количественно определённым.
3) Как будущая сеть детекторов и быстрые оптические следящие сети улучшат положения
- Количество и локализация: расширение сети LIGO/Virgo → KAGRA → INDIGO улучшит локализацию на небе (типично от сотен до нескольких/десятков квадратных градусов), что повысит скорость и успех поиска EM‑контрачастей. Третье поколение (Einstein Telescope, ET; Cosmic Explorer) даст детекции BNS до высоких z и огромную статистику (тысячи–миллионы событий).
- H0: с многими событиями со световыми контрчастями ожидают достижение точности \(
\la 2\%
\) при $\sim 50-100$ хорошо измеренных BNS‑сиренах; третье поколение может дать субпроцентную точность с огромной статистикой. Добавление EM‑ограничений на наклон (VLBI, afterglow imaging) значительно сокращает систематику и число необходимых событий.
- r‑процесс и распределение выбросов: статистика десятков–сотен хорошо заснятых килонова с покрытием UV–оптика–ИК позволит измерить распределение масс выброса, скоростей и состава (распределение $M_{\mathrm{ej}},v,X_{\mathrm{lan}}$) с высокой точностью; это даст надёжную оценку вклада BNS в космический запас r‑элементов (систематические ошибки от опацитетов будут уменьшаться за счёт спектроскопии и лабораторных данных). Ожидается, что уже $\sim 10-50$ хорошо отснятых событий существенно прояснят, являются ли BNS основным источником тяжёлых элементов.
- Ранняя фотометрия и спектроскопия: быстрые оптические сети (ZTF/GOTO/BlackGEM, Rubin/LSST в будущем, а также UV‑платформы) позволят поймать раннюю «синюю» фазу (первые часы–дни). Ранняя UV/синиая спектроскопия критична для определения нейтринного облучения, $Y_e$ и лантанидного фракционирования.
- VLBI и радио follow‑up: точная картография джета и измерение сверхсветовых смещений дадут прямые ограничения на угол обзора и структуру джета — это поможет резко сократить погрешности в H0 и в геометрии выбросов.
- Моделирование и данные по opacities: лабораторные и теоретические расчёты атомных данных для лантанидов/актинидов вместе с многомерным нейтрино‑гидродинамическим моделированием уменьшат систематические неопределённости при переводе световых кривых в $M_{\mathrm{ej}}$, $X_{\mathrm{lan}}$, $v$.
- Космология на больших z: space‑detectors (LISA) и 3G наземные расширят типы стандарт‑сирен (супер‑МЧЧ и BNS на больших расстояниях), позволяя независимые ограничения не только на $H_0$, но и на другие параметры космологии (w, Ωm) в сочетании с оптическими/галактическими каталогами.
Короткий итог: GW170817 дал ключевое подтверждение, что BNS‑слияния производят тяжёлые r‑процессные элементы, указал на многокомпонентные скорости/геометрии выбросов и впервые измерил $H_0$ стандарт‑сиреной. Ограничения сейчас — систематики в опаcитете/моделях, малая статистика и вырожденности параметров. Расширение сети детекторов и быстрый многоволновой follow‑up обещают в ближайшие годы: значительно более точные оценки массы/скорости/состава выбросов, надёжную проверку вклада BNS в космический r‑процесс и сокращение погрешности $H_0$ до нескольких процентов (и далее до субпроцентного уровня с 3G).