Acht maanden geleden, de detectie van zwaartekrachtsgolven van een fusie van binaire neutronensterren zorgde ervoor dat wij en andere astronomen over de hele wereld zich haastten om een ​​van de meest energetische gebeurtenissen in het universum te observeren.

Wat de meeste mensen zich niet realiseren, is dat we het evenement tot nu toe elke paar weken bleven observeren.

Ons team begon te zoeken naar radio-emissie van de fusie, bekend als GW170817, het doen van een detectie twee weken na het evenement in augustus. Nutsvoorzieningen, de radio-emissie begint te vervagen.

Terwijl we ons voorbereiden om (althans voorlopig) afscheid te nemen van dit ongelooflijke object, we reflecteren op wat we tot nu toe hebben geleerd, met ons papier geaccepteerd voor publicatie in de Astrofysisch tijdschrift .

De detectie van zwaartekrachtsgolven en elektromagnetische straling (zoals licht en radiogolven) van hetzelfde object betekent dat natuurkundigen in staat zijn geweest om:

• bevestigen een voorspelling van de algemene relativiteitstheorie dat zwaartekrachtsgolven reizen met de snelheid van het licht
• uitzoeken hoe materie zich gedraagt ​​als je er harder in knijpt dan in de kern van een atoom
• uitleggen waar een deel van het goud (en andere zware elementen) in het heelal wordt geproduceerd
• en begin een decennia oud mysterie op te lossen over de oorzaak van korte gammaflitsen.

De fusie observeren

Radiotelescopen zoals de Australia Telescope Compact Array en de Jansky Very Large Array (in de Verenigde Staten) zijn ontworpen om elektromagnetische straling te detecteren met golflengten van centimeters tot meters.

In tegenstelling tot zichtbaar licht, radiogolven reizen bijna ongehinderd door stof door de ruimte. Ze kunnen zowel overdag als 's nachts worden gedetecteerd:radiotelescopen kunnen de klok rond observeren.

De radiogolven die we hebben gedetecteerd, hebben 130 miljoen lichtjaar gereisd van het sterrenstelsel NGC 4993 waar de fusie van de neutronensterren plaatsvond.

Toen de twee neutronensterren botsten, straalden ze kort daarna een uitbarsting van gammastraling uit, die 1,74 seconden na de zwaartekrachtsgolven door de Fermi-satelliet werd gedetecteerd. Wat er daarna gebeurde bij de explosie is wat we allemaal hebben geprobeerd uit te werken.

Binnen 12 uur hadden astronomen een heldere, vervagend signaal in zichtbaar licht. We denken dat dit kwam van materiaal van neutronensterren dat met 50% van de lichtsnelheid naar buiten werd geslingerd. Het was gloeiend heet van een stel radioactief verval.

Neutronensterren zijn de meest dichte objecten die we kennen, behalve zwarte gaten:stel je voor dat de zon in een gebied zo groot als een stad wordt geplet.

Wanneer twee neutronensterren botsen, vormen ze een nieuw object dat iets minder massa heeft dan de twee oorspronkelijke sterren:in dit geval waarschijnlijk een nieuw zwart gat. Een klein deel van de massa wordt uitgestoten als zowel materie als energie (onthoud E=mc ²⁾ en dat is wat we op aarde detecteren.

Wat vertellen radiogolven ons?

De radio-emissie die we dagen later ontdekten, Hoewel, is een andere zaak.

Radiogolven ontstaan ​​wanneer elektronen worden versneld in magnetische velden. Dit gebeurt op schokfronten in de ruimte, terwijl materiaal van stellaire explosies in het materiaal rond de ster stort.

Dit spul wordt het interstellaire medium genoemd en is ongeveer 10 triljoen keer minder dicht dan lucht op aarde (bijna, maar niet helemaal, een vacuüm). De aard van de radiogolven vertelt ons de details van deze schok, waarmee we terug in de tijd kunnen rennen om de explosie te begrijpen.

Een grote vraag is of er een smalle straal materiaal was die zich met 99,99% van de lichtsnelheid een weg uit de explosie baande en het interstellaire medium raakte.

We denken dat dit in gammaflitsen moet gebeuren:is dat hier gebeurd?

Wat gebeurde er bij de explosie?

We zijn nog steeds niet zeker van de details, maar we denken niet dat er een succesvolle jet was in GW170817. Dat komt omdat we nu hebben gezien dat de radio-emissie begon te vervagen (de optische emissie begon onmiddellijk te vervagen).

Dit toont aan dat de explosie waarschijnlijk geen klassieke gammastraaluitbarsting is met relativistische jets, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding (links). Wat waarschijnlijker is, is dat we een "cocon" van materiaal zien dat door de explosie is uitgebroken.

Dus waar komt dit materiaal vandaan?

Het materiaal dat uit de neutronensterren (bekend als ejecta) werd geslingerd, bewoog snel, ongeveer 50% van de lichtsnelheid. Wat als er kort daarna een nog snellere (99,99% van de snelheid van het licht) jet zou zijn?

Deze straal kan een bel in de ejecta hebben geblazen, het sneller laten bewegen (misschien 90% van de snelheid van het licht) en de jet in zijn baan stoppen:we noemen dit een cocon.

Afscheid nemen (voorlopig)

Na acht maanden kijken naar GW170817 weten we dat het anders is dan alles wat we eerder hebben gezien, en heeft zich volledig onverwacht gedragen.

De radio-emissie is nu aan het vervagen, maar dit is misschien niet het einde van het verhaal. De meeste modellen voorspellen een langdurige nagloeiing van neutronensterfusies, dus GW170817 kan maanden of zelfs jaren in de toekomst weer verschijnen.

Ondertussen, we wachten vol spanning op de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) die begin volgend jaar met zijn volgende waarnemingsrun begint. We kunnen zelfs een nieuw type evenement vastleggen, een neutronenster die versmelt met een zwart gat.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.