Astrofysicus Chris Fryer genoot op 25 augustus van een avond met vrienden, 2017, toen hij het nieuws kreeg van een zwaartekrachtsgolfdetectie door LIGO, de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory. Het evenement leek een fusie te zijn van twee neutronensterren - een specialiteit voor het Los Alamos National Laboratory-team van astrofysici dat Fryer leidt. Terwijl de verre kosmische ramp zich ontvouwde, nieuwe waarnemingsgegevens stroomden binnen van de waarneming - pas de vijfde die werd gepubliceerd sinds het observatorium bijna twee jaar geleden begon te werken.

"Zodra ik het nieuws hoorde, Ik wist dat het begrijpen van alle implicaties input van een brede, multidisciplinaire groep wetenschappers, " zei Frits, die het Centrum voor Theoretische Astrofysica van Los Alamos leidt. Fryers collega's, Ryan Wollaeger en Oleg Korobkin, schetste een reeks stralingstransportberekeningen en kreeg prioriteit op de supercomputers van Los Alamos om ze uit te voeren. "Binnen een paar uur we waren aan de gang."

Ze ontdekten al snel dat de LIGO-gegevens meer uitgeworpen massa van de fusie vertoonden dan de simulaties voor hun rekening namen. Andere onderzoekers van Los Alamos begonnen gegevens te verwerken van verschillende telescopen die optische, ultraviolet, röntgenfoto, en gammastralingssignalen bij observatoria over de hele wereld (en in de ruimte) die allemaal snel waren doorgestuurd naar de algemene locatie van de LIGO-ontdekking.

De theoretici hebben hun modellen aangepast en, tot hun vreugde, de nieuwe LIGO-gegevens bevestigden dat zware elementen naast ijzer werden gevormd door het r-proces (snel proces) in de neutronensterfusie. De waarneming van zwaartekrachtgolven had een grote impact op de theorie.

Ze merkten ook al snel dat binnen enkele seconden na de tijd van de zwaartekrachtsgolven, het Fermi-ruimtevaartuig meldde een uitbarsting van gammastralen vanuit hetzelfde deel van de lucht. Dit is de eerste keer dat een zwaartekrachtgolfbron op een andere manier is gedetecteerd. Het bevestigt Einsteins voorspelling dat zwaartekrachtsgolven met dezelfde snelheid reizen als gammastraling:de snelheid van het licht.

Wanneer neutronensterren botsen

De emissie van zwaartekrachtgolven en de bijbehorende elektromagnetische uitbarsting kwamen van de samensmelting van twee neutronensterren in een sterrenstelsel genaamd NGC 4993, ongeveer 130 miljoen lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Hydra. De neutronensterren zijn de verpletterde overblijfselen van massieve sterren die ooit ontploften in enorme explosies die bekend staan ​​als supernova's.

Met massa's die 10 en 20 procent groter zijn dan die van de zon en een voetafdruk zo groot als Washington, gelijkstroom, de neutronensterren wervelden om elkaar heen naar hun ondergang, honderden keren per seconde ronddraaien. Terwijl ze dichterbij kwamen als een draaiende schaatser die haar armen intrekt, hun wederzijdse aantrekkingskracht brak de sterren uit elkaar in een hoogenergetische flits die een korte gammastraaluitbarsting wordt genoemd en straalde het veelbetekenende zwaartekrachtgolfsignaal uit. Hoewel lange tijd werd aangenomen dat korte gammastraaluitbarstingen werden geproduceerd door fusies van neutronensterren, deze gebeurtenis - met zowel gammastraling als zwaartekrachtgolfwaarnemingen - levert het eerste definitieve bewijs.

Met Los Alamos' interdisciplinaire, multi-wetenschappelijke expertise, het Los Alamos-team was voorbereid en klaar voor zo'n evenement. Laboratoriumonderzoeker Oleg Korobkin is de hoofdauteur van de theorie van een artikel dat gisteren werd gepubliceerd in Science, terwijl Ryan Wollaeger van het Lab de tweede auteur is van een theorie die gisteren werd gepubliceerd in Natuur .

Buiten dat theoriewerk, Hoewel, Los Alamos-wetenschappers waren betrokken bij een breed scala aan observaties, astronomie, en data-analysetaken ter ondersteuning van de LIGO-neutronenster-ontdekking. Omdat de primaire missie van het laboratorium zich concentreert op de nucleaire voorraad van het land, Los Alamos heeft diepgaande expertise in kernfysica en zijn neef astrofysica, de fysica van stralingstransport, data-analyse, en de computercodes die enorme nucleaire simulaties uitvoeren op toonaangevende supercomputers. Met andere woorden, het Laboratorium is een logische partner om LIGO-ontdekkingen om te zetten in theorieën en modellen en om de conclusies over wat het observatorium ontdekt te bevestigen.