Nauwkeurige metingen met behulp van een verzameling radiotelescopen van de National Science Foundation (NSF) die het hele continent bestrijken, hebben onthuld dat een smalle straal van deeltjes die met bijna de snelheid van het licht bewoog, de interstellaire ruimte inbrak nadat een paar neutronensterren samensmolten in een melkwegstelsel met 130 miljoen licht -jaren van de aarde. De fusie, die in augustus 2017 plaatsvond, zwaartekrachtgolven die door de ruimte kabbelden. Het was de eerste gebeurtenis die ooit werd gedetecteerd door zowel zwaartekrachtsgolven als elektromagnetische golven. inclusief gammastraling, Röntgenstralen, zichtbaar licht, en radiogolven.

De nasleep van de fusie, genaamd GW170817, werd waargenomen door rond de aarde draaiende en op de grond gebaseerde telescopen over de hele wereld. Wetenschappers keken toe hoe de kenmerken van de ontvangen golven met de tijd veranderden, en gebruikte de veranderingen als aanwijzingen om de aard van de verschijnselen die op de fusie volgden te onthullen.

Een vraag die opviel, zelfs maanden na de fusie, was of de gebeurtenis al dan niet een smal, snel bewegende materiaalstraal die zijn weg vond naar de interstellaire ruimte. Dat was belangrijk, omdat dergelijke jets nodig zijn om het type gammastraaluitbarstingen te produceren waarvan theoretici hadden gezegd dat ze zouden worden veroorzaakt door de samensmelting van neutronensterparen.

Het antwoord kwam toen astronomen een combinatie gebruikten van de NSF's Very Long Baseline Array (VLBA), de Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), en de Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) en ontdekte dat een gebied van radio-emissie van de fusie was verplaatst, en de beweging was zo snel dat alleen een straaljager zijn snelheid kon verklaren.

"We hebben een schijnbare beweging gemeten die vier keer sneller is dan het licht. Die illusie, superluminale beweging genoemd, resultaten wanneer de straal bijna op de aarde is gericht en het materiaal in de straal beweegt dicht bij de lichtsnelheid, " zei Kunal Mooley, van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) en Caltech.

De astronomen observeerden het object 75 dagen na de fusie, dan weer 230 dagen later.

"Op basis van onze analyse deze jet is hoogstwaarschijnlijk erg smal, maximaal 5 graden breed, en was slechts 20 graden verwijderd van de richting van de aarde, " zei Adam Deller, van de Swinburne University of Technology en voorheen van de NRAO. "Maar om onze waarnemingen te evenaren, het materiaal in de jet moet ook met meer dan 97 procent van de lichtsnelheid naar buiten schieten."

Het scenario dat naar voren kwam, is dat de eerste samensmelting van de twee superdense neutronensterren een explosie veroorzaakte die een bolvormige schil van puin naar buiten stuwde. De neutronensterren stortten in tot een zwart gat waarvan de krachtige zwaartekracht materiaal naar zich toe begon te trekken. Dat materiaal vormde een snel draaiende schijf die een paar jets genereerde die vanaf zijn polen naar buiten bewegen.

Naarmate het evenement zich ontvouwde, de vraag werd of de jets uit de schelp van puin van de oorspronkelijke explosie zouden breken. Gegevens van waarnemingen gaven aan dat een straaljager interactie had gehad met het puin, vormt een brede "cocon" van materiaal dat zich naar buiten uitbreidt. Zo'n cocon zou langzamer uitzetten dan een jet.

"Onze interpretatie is dat de cocon de radio-uitzending domineerde tot ongeveer 60 dagen na de fusie, en op latere tijdstippen werd de straal gedomineerd, " zei Ore Gottlieb, van de Universiteit van Tel Aviv, een vooraanstaand theoreticus over de studie.

"We hadden het geluk om dit evenement te kunnen observeren, want als de jet veel verder van de aarde was gericht, de radiostraling zou te zwak zijn geweest om te detecteren, " zei Gregg Hallinan van Caltech.

De detectie van een snel bewegende jet in GW170817 versterkt het verband tussen het samensmelten van neutronensterren en kortdurende gammaflitsen enorm. zeiden de wetenschappers. Ze voegden eraan toe dat de jets relatief dicht op de aarde moeten worden gericht om de gammastraaluitbarsting te detecteren.

"Onze studie toont aan dat het combineren van waarnemingen van de VLBA, de VLA en de GBT zijn een krachtig middel om de jets en fysica te bestuderen die verband houden met zwaartekrachtsgolfgebeurtenissen, ' zei Mooley.

"Het fusie-evenement was om een ​​aantal redenen belangrijk, en het blijft astronomen verrassen met meer informatie, " zei Joe Pesce, NSF-programmadirecteur voor NRAO. "Jets zijn raadselachtige fenomenen die in een aantal omgevingen worden gezien, en nu geven deze voortreffelijke waarnemingen in het radiogedeelte van het elektromagnetische spectrum een ​​fascinerend inzicht in hen, ons helpen begrijpen hoe ze werken."

Mooley en zijn collega's rapporteerden hun bevindingen in de online versie van het tijdschrift van 5 september Natuur .