science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Fusie neutronensterren levert nieuwe puzzel op voor astrofysici

Deze afbeelding toont de röntgentegenhanger van de zwaartekrachtgolfbron GW170817, geproduceerd door de fusie van twee neutronensterren. De linkerafbeelding is de som van waarnemingen met NASA's Chandra X-ray Observatory, genomen eind augustus en begin september 2017, en de rechter afbeelding is de som van Chandra-waarnemingen die begin december 2017 zijn gedaan. De röntgentegenhanger van GW170817 wordt linksboven in zijn gaststelsel getoond, NGC 4993, ongeveer 130 miljoen lichtjaar van de aarde verwijderd. De tegenhanger is in drie maanden tijd ongeveer vier keer helderder geworden. GW170817 werd voor het eerst waargenomen op 17 augustus, 2017. Krediet:NASA/CXC/McGill/J.Ruan et al.

Het nagloeien van de verre fusie tussen neutronensterren die afgelopen augustus werd gedetecteerd, is steeds feller geworden - tot grote verbazing van astrofysici die de nasleep bestudeerden van de enorme botsing die op ongeveer 138 miljoen lichtjaar afstand plaatsvond en zwaartekrachtsgolven door het heelal deed kabbelen.

Nieuwe waarnemingen van NASA's in een baan om de aarde draaiende Chandra X-ray Observatory, gemeld in Astrofysische journaalbrieven , geven aan dat de gammastraaluitbarsting die door de botsing wordt ontketend, complexer is dan wetenschappers aanvankelijk dachten.

"Meestal als we een korte gammaflits zien, de gegenereerde jet-emissie wordt korte tijd helder wanneer deze in het omringende medium botst - en vervaagt vervolgens als het systeem stopt met het injecteren van energie in de uitstroom, ", zegt Daryl Haggard, astrofysicus van McGill University, wiens onderzoeksgroep de nieuwe studie leidde. "Deze is anders; het is zeker geen eenvoudige, gewone Jane smalle jet."

cocon theorie

De nieuwe gegevens kunnen worden verklaard met behulp van meer gecompliceerde modellen voor de overblijfselen van de fusie van neutronensterren. Eén mogelijkheid:de fusie lanceerde een jet die het omringende gasvormige puin schokte, het creëren van een hete 'cocon' rond de jet die maandenlang heeft gegloeid in röntgen- en radiolicht.

De röntgenwaarnemingen kloppen met radiogolfgegevens die vorige maand werden gerapporteerd door een ander team van wetenschappers, waaruit bleek dat die emissies van de botsing ook na verloop van tijd bleven opfleuren.

Terwijl radiotelescopen de hele herfst het nagloeien konden volgen, Röntgen- en optische observatoria waren ongeveer drie maanden niet in staat om het te bekijken, omdat dat punt aan de hemel in die periode te dicht bij de zon was.

"Toen de bron begin december uit die blinde vlek aan de hemel tevoorschijn kwam, ons Chandra-team greep de kans om te zien wat er aan de hand was, " zegt John Ruan, een postdoctoraal onderzoeker aan het McGill Space Institute en hoofdauteur van het nieuwe artikel. "Zowaar, het nagloeien bleek helderder te zijn in de röntgengolflengten, net zoals het was in de radio."

Natuurkunde puzzel

Dat onverwachte patroon heeft geleid tot een worsteling onder astronomen om te begrijpen wat de fysica voor de emissie is. "Deze fusie van neutronensterren is anders dan alles wat we eerder hebben gezien, " zegt Melania Nynka, een andere postdoctorale onderzoeker van McGill. "Voor astrofysici, het is een geschenk dat lijkt te blijven geven." Nynka was ook co-auteur van het nieuwe artikel, samen met astronomen van de Northwestern University en de University of Leicester.

De fusie van neutronensterren werd voor het eerst gedetecteerd op 17 augustus door het in de VS gevestigde Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). De Europese Maagd-detector en zo'n 70 observatoria op de grond en in de ruimte hielpen de ontdekking te bevestigen.

De ontdekking opende een nieuw tijdperk in de astronomie. Het was de eerste keer dat wetenschappers een kosmische gebeurtenis konden waarnemen met zowel lichtgolven - de basis van de traditionele astronomie - als zwaartekrachtgolven, de rimpelingen in de ruimte-tijd die een eeuw geleden werden voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. Fusies van neutronensterren, een van de dichtste objecten in het universum, worden verantwoordelijk geacht voor de productie van zware elementen zoals goud, platina, en zilver.