Een internationaal onderzoeksteam, waaronder astronomen van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Bonn, Duitsland, heeft radiotelescopen van vijf continenten gecombineerd om het bestaan ​​van een smalle stroom materiaal te bewijzen, een zogenaamde jet, die voortkomen uit de enige zwaartekrachtgolfgebeurtenis waarbij twee neutronensterren zijn betrokken die ooit zijn waargenomen. Met zijn hoge gevoeligheid en uitstekende prestaties, de 100 meter lange radiotelescoop in Effelsberg speelde een belangrijke rol bij de waarnemingen.

In augustus 2017, twee neutronensterren werden waargenomen die botsten, zwaartekrachtgolven produceren die werden gedetecteerd door de Amerikaanse LIGO- en Europese Virgo-detectoren. Neutronensterren zijn ultradichte sterren, ongeveer dezelfde massa als de zon, maar qua grootte vergelijkbaar met een stad als Keulen. Deze gebeurtenis is de eerste en enige van dit type die tot nu toe is waargenomen, en het gebeurde in een melkwegstelsel op 130 miljoen lichtjaar afstand van de aarde, in het sterrenbeeld Hydra.

Astronomen observeerden de gebeurtenis en de daaropvolgende evolutie over het hele elektromagnetische spectrum, van gammastraling, Röntgenstralen naar zichtbaar licht en radiogolven. Tweehonderd dagen na de fusie, waarnemingen die radiotelescopen in Europa combineren, Afrika, Azië, Oceanië, en Noord-Amerika bewezen het bestaan ​​van een straaljager die uit deze gewelddadige botsing tevoorschijn kwam. Deze bevindingen zijn nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Wetenschap door een internationaal team van astronomen, geleid door Giancarlo Ghirlanda van het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF).

Deze fusie van neutronensterren was het eerste geval waarin het mogelijk was om een ​​detectie van zwaartekrachtsgolven te associëren met een object dat licht uitstraalt. Het evenement heeft wetenschappelijke theorieën bevestigd die al tientallen jaren ter discussie staan, en de associatie van fusies van neutronensterren met een van de krachtigste explosies in het universum:gammaflitsen. Na de fusie, een enorme hoeveelheid materiaal werd in de ruimte verdreven, vormt een schil rond het object. Astronomen hebben de evolutie ervan op verschillende golflengten gevolgd. Echter, er waren nog enkele resterende vragen over deze gebeurtenis die niet konden worden opgehelderd door eerdere observaties.

"We verwachtten dat een deel van het materiaal door een gecollimeerde straal zou worden uitgeworpen, maar het was onduidelijk of dit materiaal met succes door de omringende schaal kon dringen, " legt Ghirlanda uit. "Er waren twee concurrerende scenario's:in één geval de jet kan niet door de schaal heen breken, in plaats daarvan een uitdijende luchtbel rond het object genereren. In de andere, de straal slaagt erin de schaal te penetreren en plant zich vervolgens verder de ruimte in, ", breidt Tiziana Venturi (INAF) uit. Alleen de verwerving van zeer gevoelige radiobeelden met een zeer hoge resolutie zou het ene of het andere scenario verwerpen. Dit vereiste het gebruik van een techniek die bekend staat als zeer lange basislijninterferometrie (VLBI) waarmee astronomen radiogolven kunnen combineren telescopen over de hele aarde.

De auteurs van deze publicatie hebben op 12 maart 2018 wereldwijde waarnemingen gedaan in de richting van de fusie met drieëndertig radiotelescopen van het Europese VLBI-netwerk (dat telescopen uit Spanje, het Verenigd Koninkrijk, Nederland, Duitsland, Italië, Zweden, Polen, Letland, Zuid-Afrika, Rusland, en China), e-MERLIN in het VK, de Australian Long Baseline Array in Australië en Nieuw-Zeeland, en de Very Long Baseline Array in de VS.

"Onze 100-m radiotelescoop in Effelsberg nam deel aan de waarnemingen en was een sleutelelement, vanwege zijn hoge gevoeligheid en uitstekende prestaties, " zegt Carolina Casadio, een lid van het onderzoeksteam van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie (MPIfR).

De gegevens van alle telescopen zijn naar JIVE gestuurd, Nederland, waar de meest geavanceerde verwerkingstechnieken werden gebruikt om een ​​beeld te produceren met een resolutie die vergelijkbaar is met het oplossen van een persoon op het oppervlak van de maan. In dezelfde analogie, de uitdijende bel zou verschijnen met een schijnbare grootte gelijk aan een vrachtwagen op de maan, terwijl een succesvolle jet zou worden gedetecteerd als een veel compacter object. "Als je de theoretische beelden vergelijkt met de echte, we vinden dat alleen een jet voldoende compact kan lijken om compatibel te zijn met de waargenomen grootte, " legt Om Sharan Salafia van INAF in Italië uit. Het team stelde vast dat deze jet gedurende één jaar evenveel energie bevatte als alle sterren in onze melkweg produceerden. "En al die energie zat in een grootte kleiner dan één lichtjaar, " zegt Zsolt Paragi, ook van JIVE.

"Binnen Europa maken we gebruik van het RadioNet-consortium voor een efficiënt gebruik van de radiotelescopen van onze leden. De hier beschreven waarnemingen combineren radio-observatoria in heel Europa en de hele wereld. Ze vereisen een goed gecoördineerde inspanning van de samenwerkende observatoria en instellingen om zulke opwindende resultaten, " legt Anton Zensus uit, Directeur bij MPIfR en coördinator van het RadioNet consortium.

In de komende jaren, er zullen nog veel meer van deze fusies van neutronensterren worden ontdekt. "De verkregen resultaten suggereren ook dat meer dan 10 procent van al deze fusies een succesvolle jet zou moeten vertonen, ", legt Benito Marcote van JIVE uit. "Met dit soort observaties kunnen we de processen onthullen die plaatsvinden tijdens en na enkele van de meest krachtige gebeurtenissen in het universum, " concludeert Sándor Frey van het Konkoly Observatorium in Hongarije.