Astronomen hebben een kaskraker jaar achter de rug.

Naast het opsporen van een kosmische bron van neutrino's, ze hebben de samensmelting van twee neutronensterren ter grootte van een stad ontdekt, elk zwaarder dan de zon.

De ontdekkingen werden aangekondigd als bewijs dat een "nieuw tijdperk van multimessenger-astronomie" was aangebroken.

Maar wat is multimessenger-astronomie?

In ons dagelijks leven, we interpreteren de wereld om ons heen op basis van verschillende signalen, zoals geluidsgolven, licht (een soort elektromagnetische golf) en huiddruk. Elk van deze signalen kan worden gedragen door een andere "boodschapper". Nieuwe boodschappers leiden tot nieuwe inzichten. Daarom hebben astronomen enthousiast een nieuwe reeks boodschappers voor hun wetenschap verwelkomd.

Veel boodschappers

Voor het grootste deel van de geschiedenis van de astronomie, wetenschappers bestudeerden voornamelijk signalen die door één boodschapper werden uitgezonden, electromagnetische straling. Deze golven, die door ruimte en tijd bewegen, worden beschreven door hun golflengten of de hoeveelheid energie in hun deeltjes, de fotonen.

Radiogolven hebben fotonen met de laagste hoeveelheid energie en de langste golflengten, gevolgd door infrarood en optisch licht met tussenliggende energieën en golflengten. Röntgenstraling en gammastraling hebben de kortste golflengten en de hoogste energie.

Maar wetenschappers bestuderen ook andere boodschappers:

• Kosmische straling:geladen atomaire deeltjes en kernen die met de snelheid van het licht reizen.
• Neutrino's:ongeladen deeltjes die het grootste deel van het universum als transparant zien.
• Zwaartekrachtgolven:rimpels in het weefsel van ruimte en tijd.

En hoewel sommige velden in de astronomie deze boodschappers jarenlang hebben verkend, astronomen hebben pas onlangs met meer dan één boodschapper tegelijkertijd gebeurtenissen van ver buiten de Melkweg waargenomen. In slechts een paar maanden tijd, het aantal bronnen waar astronomen de signalen van verschillende boodschappers kunnen samenstellen verdubbelde.

Zoals een wandeling op het strand

Multimessenger-astronomie is een natuurlijke evolutie van de astronomie. Wetenschappers hebben meer gegevens nodig om een ​​compleet beeld te krijgen van de objecten die ze bestuderen en om de theorieën die ze ontwikkelen te koppelen aan hun waarnemingen.

Astronomen hebben verschillende golflengten van fotonen gecombineerd om enkele van de mysteries van het universum samen te voegen. Bijvoorbeeld, de combinatie van radio- en optische gegevens speelde in 1951 een belangrijke rol bij het bepalen dat de Melkweg een spiraalstelsel is.

En astronomie blijft geweldige resultaten over ons universum onthullen met slechts één boodschapper, fotonen. Dus als multimessenger-astronomie slechts een evolutionaire stap is in een ongelooflijke geschiedenis van successen, betekent dat dat het gewoon een nieuw modewoord is?

Wij denken van niet.

Stel je voor dat je langs een oceaanstrand loopt. Je geniet van de aanblik van een ongelooflijke zonsondergang, het horen van de rollende golven, het zand onder je voeten voelen en de zilte lucht ruiken. Je gecombineerde zintuigen vormen een completere ervaring.

Met multimessenger-astronomie, we hopen meer van het universum te leren door meerdere boodschappers te combineren, net zoals we het zicht combineren, horen, aanraken en ruiken.

Maar het is niet altijd een picknick

De culturen van astronomen en deeltjesfysici vertegenwoordigen verschillende benaderingen van de wetenschap. In multimessenger-astronomie, deze culturen botsen.

Astronomie is een waarnemingsveld en geen experiment. We bestuderen astronomische objecten die in de loop van de tijd veranderen (tijddomeinastronomie), wat betekent dat we vaak maar één kans hebben om een ​​voorbijgaande astronomische gebeurtenis waar te nemen.

Tot voor kort, de meeste tijddomeinastronomen werkten in kleine teams, op veel projecten tegelijk. We gebruiken bronnen zoals The Astronomer's Telegram of het Gamma-ray Coordination Network om snel resultaten te communiceren, zelfs vóór het indienen van wetenschappelijke artikelen.

Aangezien de meeste verwachte bronnen van multimessenger-signalen tijdelijke astronomische gebeurtenissen zijn, het is een enorme inspanning om de boodschappers naast fotonen te vangen.

Lees meer:​​​​Het IceCube-observatorium detecteert neutrino en ontdekt een blazar als bron

Deeltjesfysici hebben het voortouw genomen bij het opzetten van grote internationale samenwerkingen om hun moeilijkste problemen aan te pakken, inclusief de Large Hadron Collider, de IceCube Neutrino Observatory en de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Het bijeenbrengen van honderden tot duizenden onderzoekers om te werken aan gemeenschappelijke doelen vereist een uitgebreide identificatie van rollen, strikte communicatierichtlijnen en veel teleconferenties.

De noodzaak om te reageren op snelle veranderingen in een multimessenger-bron en de enorme inspanning om multimessenger-signalen te vangen, betekent dat astronomie en deeltjesfysica naar elkaar toe moeten versmelten om het beste van beide culturen te verkrijgen.

De voordelen van multimessenger-astronomie

Hoewel multimessenger-astronomie een evolutie is van wat astronomen en deeltjesfysici decennialang hebben gedaan, de gecombineerde resultaten zijn intrigerend.

De detectie van zwaartekrachtsgolven van samensmeltende neutronensterren bevestigde dat deze botsingen een groot deel van het goud en platina op aarde (en in het hele universum) veroorzaakten. Het liet ook zien hoe deze botsingen aanleiding geven tot (ten minste enkele) korte gammaflitsen - de oorsprong van deze explosieve gebeurtenissen is een grote open vraag in de astronomie.

De eerste associatie van een neutrino met een enkele astronomische bron gaf een glimp van hoe het universum zijn meest energetische deeltjes maakt. Multimessenger-astronomie onthult details over enkele van de meest extreme omstandigheden in ons universum.

Het multimessenger-perspectief levert al meer op dan de som der delen - en we kunnen in de toekomst meer verrassende ontdekkingen verwachten. Elite-teams in heel Canada dragen al bij aan de groei van dit jonge veld, en multimessenger-astronomie belooft een belangrijke rol te spelen in ons volgende decennium van astronomisch onderzoek in Canada - en over de hele wereld.

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