Vorig jaar, de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven in verband met een gammastraaluitbarsting leidde tot een uitgebreide vervolgcampagne met grond- en ruimtetelescopen om de nasleep van de fusie van neutronensterren die tot de explosie leidden, te bestuderen. ESA's XMM-Newton-waarnemingen, verkregen enkele maanden na de ontdekking, ving het moment waarop de röntgenstraling stopte met toenemen, nieuwe vragen openen over de aard van deze eigenaardige bron.

zwaartekracht golven, voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein in 1918, zijn rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd die worden veroorzaakt door het versnellen van massieve objecten zoals botsende paren neutronensterren of zwarte gaten.

Deze schommelingen, die een eeuw na de voorspelling ongrijpbaar bleef, kunnen nu worden gedetecteerd met behulp van gigantische experimenten op de grond, zoals de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) in de Verenigde Staten en de Europese Virgo-interferometer.

Na een zwaartekrachtsgolfdetectie, wetenschappers mobiliseren een groot aantal astronomische faciliteiten op de grond en in de ruimte om te zoeken naar een mogelijke tegenhanger van de golven in het elektromagnetische spectrum en meer te weten te komen over hun bron.

Op één na alle van de zes zwaartekrachtgolfgebeurtenissen die zijn waargenomen sinds 2015 hadden geen bewijs van een elektromagnetische tegenhanger, in overeenstemming met het feit dat ze zijn ontstaan ​​uit de samensmelting van zwarte gaten - een kosmisch fenomeen waarvan niet wordt verwacht dat het licht afgeeft.

Dit is de reden waarom de eerste detectie van zwaartekrachtsgolven samen met gammastraling, op 17 augustus 2017, zorgde voor een wereldwijde sensatie, het lanceren van een waarnemingscampagne waarbij observatoria over de hele wereld en in de ruimte betrokken waren om de evolutie van dit nooit eerder vertoonde fenomeen te volgen.

ESA's INTEGRAL- en NASA's Fermi-gammastralingssatellieten hadden de ontploffing slechts twee seconden nadat de zwaartekrachtsgolven door de LIGO- en Virgo-detectoren waren gepasseerd, gedetecteerd. het koppelen van de gammastraaluitbarsting aan de bron van de ruimtetijdrimpelingen, veroorzaakt door de samensmelting van twee neutronensterren - dichte overblijfselen die zich vormen aan het einde van het leven van een massieve ster.

Wetenschappers zochten toen naar het nagloeien van de explosie veroorzaakt door de fusie van neutronensterren, die ze verwachtten waar te nemen op langere golflengten, van röntgenstraling tot radiogolven. Terwijl het optische signaal ongeveer een halve dag na de oorspronkelijke detectie werd ontvangen, het duurde maar liefst negen dagen voor de eerste waarnemingen van dit object in röntgen- en radiogolven.

De vertraging van de röntgen- en radio-nagloeiing bevat informatie over de geometrie van de explosie, wat suggereert dat het misschien twee symmetrische en gecollimeerde jets heeft gegenereerd, geen van beide, echter, wees naar de aarde.

De röntgenwaarnemingen werden uitgevoerd met NASA's Chandra X-ray Observatory en andere ruimtetelescopen. Chandra hield deze bron de volgende maanden in de gaten, het registreren van een steeds toenemende trend in zijn röntgenhelderheid.

Vanwege observatiebeperkingen, XMM-Newton kon de nasleep van deze kosmische botsing de eerste vier maanden na de eerste ontdekking niet waarnemen. Toen het dat uiteindelijk deed, op 29 december 2017, de helderheid van de röntgenstraling leek niet meer te stijgen.

"De XMM-Newton-waarnemingen hadden een zeer goede timing, " legt Paolo D'Avanzo van INAF – Osservatorio Astronomico di Brera uit, Italië.

D'Avanzo is de hoofdauteur van de paper die de resultaten rapporteert, deze maand gepubliceerd in Astronomy &Astrophysics.

"Door dezelfde waarde te meten die Chandra eerder die maand zag, XMM-Newton leverde het eerste bewijs dat de bron zijn röntgenpiek had bereikt, en dat zijn onophoudelijke opheldering eindelijk tot stilstand was gekomen, " voegt hij eraan toe. "Dit werd later bevestigd door een ander team van wetenschappers die de bron met Chandra blijven volgen."

Wetenschappers verwachtten dat de helderheid van de röntgenstraling na enkele maanden een piek zou bereiken, terwijl het materiaal dat was uitgeworpen en opgewarmd door de explosie langzaam vertraagde in het omringende interstellaire medium. De verdere evolutie van het systeem, echter, kan nog wel wat verrassingen in petto hebben.

Als de explosie twee symmetrische stralen heeft voortgebracht die niet naar de aarde zijn gericht, zoals blijkt uit de eerste waarnemingen, de röntgenstraling zal snel afnemen.

Maar er is nog een andere mogelijkheid die de tot nu toe verkregen gegevens zou kunnen verklaren:de explosie zou ook kunnen zijn gebeurd als een bolvormige 'vuurbal', zonder jets, maar met een veel lagere energie. In dit geval, de röntgenhelderheid zou na de piek in een rustiger tempo afnemen.

"We zijn benieuwd hoe deze bron zich de komende maanden zal gedragen, omdat het ons zal vertellen of we buiten de as kijken naar een gebundelde gammastraaluitbarsting, zoals we tot nu toe dachten, of getuige zijn van een ander fenomeen, ' zegt D'Avanzo.

"Deze toevallig goed getimede observatie brengt ons een stap dichter bij het begrijpen van de aard van deze unieke bron, " zegt Norbert Schartel, XMM-Newton Project Scientist bij ESA.

In wat wetenschappers een multi-messenger-benadering noemen, waarnemingen over het elektromagnetische spectrum zijn essentieel om deze en soortgelijke bronnen van zwaartekrachtsgolven die in de komende jaren door LIGO en Virgo zullen worden ontdekt, diepgaand te bestuderen.

De twee zwaartekrachtsgolfexperimenten zullen hun waarnemingen opnieuw beginnen, met verbeterde gevoeligheid, begin 2019, terwijl de toekomstige missie van ESA, LISA, de Laser Interferometer Ruimte Antenne, die zwaartekrachtgolven met een lagere frequentie vanuit de ruimte zal waarnemen, is gepland voor lancering in 2034.