Illustratie van de neutronensterbotsing die het signaal GW170817 creëerde NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al. Illustratie:NASA/CXC/M.Weiss

Als twee neutronensterren botsen en samensmelten, wat krijg je? Een stevigere neutronenster of een klein zwart gat? Een artikel uit mei 2018 waarin de historische botsing tussen neutronensterren van vorig jaar wordt onderzocht, suggereert het laatste.

Op 17 augustus 2017, het in de VS gevestigde Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) en het Italiaanse Virgo gravitatiegolfobservatorium hebben ontdekt wat aantoonbaar de belangrijkste astronomische gebeurtenis in de moderne tijd :een ineenstorting van een neutronenster. Die smashup creëerde een zwaartekrachtgolfsignaal genaamd GW170817. In tegenstelling tot het handjevol zwaartekrachtsgolfsignalen dat eraan voorafging, GW170817 werd niet gegenereerd door een samensmeltend zwart gat.

Drie zwaartekrachtsgolfobservatoria (de twee LIGO-stations in Washington en Louisiana, plus de enkele Maagd-detector) detecteerde het signaal in overleg, dus wetenschappers waren in staat om de geschatte locatie in de lucht te trianguleren waar het zwaartekrachtgolfsignaal vandaan kwam. Vervolgens, ongeveer tegelijkertijd, NASA's Fermi-ruimtetelescoop heeft een korte gammastraaluitbarsting (GRB) gedetecteerd in dat stukje lucht. Wetenschappers hadden getheoretiseerd dat dergelijke uitbarstingen werden veroorzaakt door twee botsende neutronensterren, en door de analyse van GW170817, ze bevestigden het fusiescenario van neutronensterren.

Astronomen hebben veel wetenschappelijke ontdekkingen gedaan in de nasleep van deze astronomische gebeurtenis, maar GW170817 blijft maar geven. Met behulp van NASA's Chandra-ruimtetelescoop, die de plaats van de fusie van neutronensterren in de dagen bleef bestuderen, weken en maanden daarna, astronomen denken nu dat de fusie van neutronensterren een baby zwart gat heeft voortgebracht. En dat hebben we nog nooit gezien.

Uit de LIGO-studies, astronomen hadden al een vrij goed idee van de massa van de botsende neutronensterren en de massa van het object dat ze na de botsing zouden moeten produceren. Volgens hun schattingen het samengevoegde object zou een massa hebben van ongeveer 2,7 keer die van onze zon. Dit is een interessante massa omdat het precies op het punt staat ofwel de meest massieve neutronenster te zijn ofwel het zwartste gat met de laagste massa dat ooit is ontdekt. Om erachter te komen of de gebeurtenis een monsterneutronenster of een klein zwart gat heeft gecreëerd, astronomen moesten de gegenereerde röntgenstraling bestuderen, en dat is waar Chandra hielp.

"Terwijl neutronensterren en zwarte gaten mysterieus zijn, we hebben er veel in het heelal bestudeerd met telescopen zoals Chandra, " zei Dave Pooley van Trinity University in San Antonio, Texas, die de studie leidde. "Dat betekent dat we zowel gegevens als theorieën hebben over hoe we verwachten dat dergelijke objecten zich in röntgenstralen zullen gedragen."

Guinness is mogelijk geïnteresseerd in dit recordbrekende zwarte gat

Als de neutronensterbotsing een massievere neutronenster creëerde, dat object zou snel ronddraaien en een immens magnetisch veld bezitten. In deze situatie, het object zou zijn uitgebarsten met een krachtige en uitdijende bel van hoogenergetische deeltjes die zou hebben, beurtelings, veroorzaakte extreme röntgenstraling. Maar volgens de waarnemingen van Chandra, het röntgensignaal was honderden keren zwakker dan verwacht. Door een eenvoudig eliminatieproces betekent dit dat er waarschijnlijk helemaal geen snel draaiende neutronenster is, en het is waarschijnlijker dat er in plaats daarvan een zwart gat is gevormd.

"Misschien hebben we een van de meest fundamentele vragen over dit oogverblindende evenement beantwoord:wat heeft het opgeleverd?" zei co-auteur Pawan Kumar van de Universiteit van Texas in Austin, in een verklaring. "Astronomen hebben lang vermoed dat fusies van neutronensterren een zwart gat zouden vormen en uitbarstingen van straling zouden produceren, maar we hebben er tot nu toe geen sterke argumenten voor gehad."

Aangezien de kleinste zwarte gaten die tot nu toe zijn ontdekt ongeveer vier tot vijf keer de massa van onze zon zijn, dit pas geboren zwarte gat is waarschijnlijk een recordbreker als het kleinste bekende zwarte gat. En astronomen waren getuige van zijn geboorte. De waarnemingen zullen doorgaan en als het röntgensignaal de komende maanden en jaren blijft verzwakken, de kans dat dit een zwart gat is, zal alleen maar groter worden.

Dat is nu interessant

Dit was het eerste voorbeeld van "multi-messenger astronomie, " waar het zwaartekrachtgolfsignaal en het elektromagnetische signaal (de GRB) werden gecombineerd om dezelfde astronomische gebeurtenis te bestuderen. Het is de heilige graal voor de wetenschap waar we de botsing van neutronensterren direct kunnen onderzoeken EN de GRB die ze hebben geproduceerd kunnen meten, en dit is wat het evenement zo belangrijk maakte.