Op 16 oktober, 2017, een internationale groep van astronomen en natuurkundigen rapporteerde opgewonden de eerste gelijktijdige detectie van licht en zwaartekrachtsgolven van dezelfde bron - een samensmelting van twee neutronensterren. Nutsvoorzieningen, een team dat verschillende astronomen van de Universiteit van Maryland omvat, heeft een direct familielid van die historische gebeurtenis geïdentificeerd.

Het nieuw beschreven object, genaamd GRB150101B, werd gerapporteerd als een gammaflits gelokaliseerd door NASA's Neil Gehrels Swift Observatory in 2015. Vervolgwaarnemingen door NASA's Chandra X-ray Observatory, de Hubble Space Telescope (HST) en de Discovery Channel Telescope (DCT) suggereren dat GRB150101B opmerkelijke overeenkomsten vertoont met de fusie van neutronensterren, genaamd GW170817, ontdekt door de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) en waargenomen door meerdere lichtverzamelende telescopen in 2017.

Een nieuwe studie suggereert dat deze twee afzonderlijke objecten mogelijk, in feite, direct gerelateerd zijn. De resultaten zijn op 16 oktober gepubliceerd. 2018 in het journaal Natuurcommunicatie .

"Het is een grote stap om van één gedetecteerd object naar twee te gaan, " zei hoofdauteur Eleonora Troja, een associate research scientist bij de UMD Department of Astronomy met een gezamenlijke afspraak bij NASA's Goddard Space Flight Center. "Onze ontdekking vertelt ons dat gebeurtenissen zoals GW170817 en GRB150101B een hele nieuwe klasse van uitbarstende objecten kunnen vertegenwoordigen die aan en uit gaan - en misschien relatief vaak voorkomen."

Troja en haar collega's vermoeden dat zowel GRB150101B als GW170817 zijn geproduceerd door hetzelfde type gebeurtenis:een samensmelting van twee neutronensterren. Deze catastrofale samensmeltingen genereerden elk een smalle straal, of straal, van hoogenergetische deeltjes. De jets produceerden elk een korte, intense gammastraaluitbarsting (GRB) - een krachtige flits die maar een paar seconden duurt. GW170817 creëerde ook rimpelingen in de ruimte-tijd, zwaartekrachtgolven genaamd, wat suggereert dat dit een gemeenschappelijk kenmerk van neutronensterfusies zou kunnen zijn.

De schijnbare overeenkomst tussen GRB150101B en GW170817 is opvallend:beide produceerden een ongewoon zwakke en kortstondige gammastraaluitbarsting en beide waren een bron van heldere, blauw optisch licht en langdurige röntgenstraling. De gaststerrenstelsels lijken ook opmerkelijk veel op elkaar, gebaseerd op HST- en DCT-waarnemingen. Beide zijn heldere elliptische sterrenstelsels met een populatie van sterren van een paar miljard jaar oud die geen bewijs van nieuwe stervorming vertonen.

"We hebben een geval van kosmische look-alikes, " zei co-auteur van de studie Geoffrey Ryan, een postdoctoraal onderzoeker bij de UMD-afdeling Sterrenkunde en een fellow van het Joint Space-Science Institute. "Ze zien er hetzelfde uit, hetzelfde handelen en uit vergelijkbare buurten komen, dus de eenvoudigste verklaring is dat ze uit dezelfde familie van objecten komen."

In het geval van zowel GRB150101B als GW170817, de explosie werd waarschijnlijk gezien "off-axis, " dat is, waarbij de jet niet rechtstreeks naar de aarde wijst. Tot dusver, deze gebeurtenissen zijn de enige twee off-axis korte GRB's die astronomen hebben geïdentificeerd.

De optische emissie van GRB150101B bevindt zich grotendeels in het blauwe deel van het spectrum, een belangrijke aanwijzing dat deze gebeurtenis een andere kilonova is, zoals te zien in GW170817. Een kilonova is een lichtflits van radioactief licht die grote hoeveelheden belangrijke elementen produceert, zoals zilver, goud, platina en uranium.

Hoewel er veel overeenkomsten zijn tussen GRB150101B en GW170817, er zijn twee zeer belangrijke verschillen. Een daarvan is hun locatie:GW170817 is relatief dichtbij, op ongeveer 130 miljoen lichtjaar van de aarde, terwijl GRB150101B op ongeveer 1,7 miljard lichtjaar afstand ligt.

Het tweede belangrijke verschil is dat, in tegenstelling tot GW170817, zwaartekrachtgolfgegevens bestaan ​​niet voor GRB150101B. Zonder deze informatie, het team kan de massa's van de twee objecten die zijn samengevoegd niet berekenen. Het is mogelijk dat de gebeurtenis het gevolg is van de samensmelting van een zwart gat en een neutronenster, in plaats van twee neutronensterren.

"Het is zeker slechts een kwestie van tijd voordat een andere gebeurtenis zoals GW170817 zowel gegevens over zwaartekrachtsgolven als elektromagnetische beelden zal opleveren. Als de volgende waarneming een versmelting onthult tussen een neutronenster en een zwart gat, dat zou echt baanbrekend zijn, " zei co-auteur Alexander Kutyrev, een associate research scientist bij de UMD Department of Astronomy met een gezamenlijke afspraak bij NASA's Goddard Space Flight Center. "Onze laatste waarnemingen geven ons hernieuwde hoop dat we zo'n gebeurtenis over niet al te lange tijd zullen meemaken."

Het is mogelijk dat een paar fusies zoals die in GW170817 en GRB150101B eerder zijn gedetecteerd, maar werden niet goed geïdentificeerd met behulp van complementaire waarnemingen in verschillende golflengten van licht, volgens de onderzoekers. Zonder dergelijke detecties, in het bijzonder, bij langere golflengten, zoals röntgenstralen of optisch licht, is het erg moeilijk om de precieze locatie te bepalen van gebeurtenissen die gammaflitsen veroorzaken.

In het geval van GRB150101B, astronomen dachten eerst dat de gebeurtenis zou kunnen samenvallen met een röntgenbron die door Swift werd gedetecteerd in het centrum van de melkweg. De meest waarschijnlijke verklaring voor een dergelijke bron zou een superzwaar zwart gat zijn dat gas en stof verslindt. Echter, vervolgobservaties met Chandra plaatsten de gebeurtenis verder weg van het centrum van het gaststelsel.

Volgens de onderzoekers is zelfs als LIGO begin 2015 operationeel was geweest, het zou zeer waarschijnlijk geen zwaartekrachtsgolven van GRB150101B hebben gedetecteerd vanwege de grotere afstand van de gebeurtenis tot de aarde. Allemaal hetzelfde, elke nieuwe gebeurtenis die wordt waargenomen met zowel LIGO als meerdere lichtverzamelende telescopen, zal belangrijke nieuwe stukjes aan de puzzel toevoegen.

"Elke nieuwe waarneming helpt ons om kilonovae beter te identificeren met spectrale vingerafdrukken:zilver zorgt voor een blauwe kleur, terwijl goud en platina een rode tint toevoegen, bijvoorbeeld, " voegde Troja toe. "We hebben deze kilonova kunnen identificeren zonder zwaartekrachtgolfgegevens, dus misschien in de toekomst we zullen dit zelfs kunnen doen zonder direct een gammastraaluitbarsting waar te nemen."

Het onderzoeksrapport, "Een lichtgevende blauwe kilonova en een off-axis jet van een compacte binaire fusie op z =0,1341, "Eleonora Troja, Geoffrey Ryan, Luigi Piro, Hendrik van Eerten, S. Bradley Cenko, Yongmin Yoon, Seong-Kook Lee, Myungshin ik, Takanori Sakamoto, Pradip Gatkine, Alexander Kutyrev en Sylvain Veilleux, werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie op 16 oktober, 2018.