Op 25 april, 2019, De Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) van de National Science Foundation en de in Europa gevestigde Virgo-detector registreerden zwaartekrachtsgolven van wat waarschijnlijk een crash tussen twee neutronensterren lijkt te zijn - de dichte overblijfselen van massieve sterren die eerder explodeerden. Een dag later, op 26 april, het LIGO-Virgo-netwerk zag een andere kandidaat-bron met een potentieel interessante wending:het kan in feite het gevolg zijn van de botsing van een neutronenster en een zwart gat, een gebeurtenis die nog nooit eerder is gezien.

"Het universum houdt ons scherp, " zegt Patrick Brady, woordvoerder van de LIGO Scientific Collaboration en hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Wisconsin-Milwaukee. "We zijn vooral benieuwd naar de kandidaat van 26 april. Helaas, het signaal is nogal zwak. Het is alsof je iemand een woord hoort fluisteren in een druk café; het kan moeilijk zijn om het woord te verstaan ​​of er zelfs zeker van te zijn dat de persoon überhaupt fluisterde. Het zal enige tijd duren om tot een conclusie over deze kandidaat te komen."

"NSF's LIGO, in samenwerking met Maagd, heeft het universum opengesteld voor toekomstige generaties wetenschappers, ", zegt NSF-directeur France Cordova. "Nogmaals, we zijn getuige geweest van het opmerkelijke fenomeen van een fusie van neutronensterren, op de voet gevolgd door een andere mogelijke fusie van ingestorte sterren. Met deze nieuwe ontdekkingen, we zien de LIGO-Virgo-samenwerkingen hun potentieel realiseren om regelmatig ontdekkingen te doen die ooit onmogelijk waren. De gegevens van deze ontdekkingen, en anderen zullen zeker volgen, zal de wetenschappelijke gemeenschap helpen een revolutie teweeg te brengen in ons begrip van het onzichtbare universum."

De ontdekkingen komen slechts enkele weken nadat LIGO en Maagd weer zijn ingeschakeld. De tweelingdetectoren van LIGO - een in Washington en een in Louisiana - samen met Virgo, gevestigd in het European Gravitational Observatory (EGO) in Italië, hervat operaties 1 april na een reeks upgrades te hebben ondergaan om hun gevoeligheid voor zwaartekrachtsgolven te vergroten - rimpelingen in ruimte en tijd. Elke detector onderzoekt nu grotere volumes van het heelal dan voorheen, op zoek naar extreme gebeurtenissen zoals botsingen tussen zwarte gaten en neutronensterren.

"Het bundelen van menselijke krachten en instrumenten in de LIGO- en Maagd-samenwerkingen was opnieuw het recept van een onvergelijkbare wetenschappelijke maand, en de huidige waarnemingsrun zal nog 11 maanden duren, " zegt Giovanni Prodi, de Maagd Data Analyse Coördinator, aan de Universiteit van Trento en het Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italië. "De Maagd-detector werkt met de hoogste stabiliteit, 90 procent van de tijd de lucht bedekken met bruikbare gegevens. Dit helpt bij het verwijzen naar de bronnen, zowel wanneer het netwerk volledig in bedrijf is als wanneer slechts één van de LIGO-detectoren in werking is. We hebben veel baanbrekend onderzoek voor de boeg."

Naast de twee nieuwe kandidaten voor neutronensterren, het LIGO-Virgo-netwerk heeft, in deze laatste run, zag drie waarschijnlijke fusies van zwarte gaten. In totaal, sinds het schrijven van geschiedenis met de allereerste directe detectie van zwaartekrachtsgolven in 2015, het netwerk heeft bewijs gevonden voor twee neutronensterfusies; 13 fusies van zwarte gaten; en een mogelijke samensmelting van een zwart gat en een neutronenster.

Als twee zwarte gaten botsen, ze vervormen het weefsel van ruimte en tijd, gravitatiegolven produceren. Als twee neutronensterren botsen, ze zenden niet alleen zwaartekrachtsgolven uit, maar ook licht. Dat betekent dat telescopen die gevoelig zijn voor lichtgolven over het elektromagnetische spectrum, samen met LIGO en Virgo getuige kunnen zijn van deze vurige inslagen. Een dergelijke gebeurtenis vond plaats in augustus 2017:LIGO en Maagd zagen aanvankelijk een fusie van neutronensterren in zwaartekrachtgolven en toen, in de dagen en maanden die volgden, ongeveer 70 telescopen op de grond en in de ruimte waren getuige van de explosieve nasleep in lichtgolven, inclusief alles, van gammastralen tot optisch licht tot radiogolven.

In het geval van de twee recente neutronensterkandidaten, telescopen over de hele wereld renden opnieuw om de bronnen te volgen en het licht op te vangen dat naar verwachting uit deze fusies zou voortkomen. Honderden astronomen richtten gretig telescopen op plekken in de lucht waarvan vermoed werd dat ze de signaalbronnen bevatten. Echter, momenteel, geen van de bronnen is gelokaliseerd.

"De zoektocht naar explosieve tegenhangers van het zwaartekrachtgolfsignaal is een uitdaging vanwege de hoeveelheid lucht die moet worden bedekt en de snelle veranderingen in helderheid die worden verwacht, "zegt Brady. "Het aantal kandidaten voor fusie van neutronensterren dat met LIGO en Maagd wordt gevonden, zal het komende jaar meer mogelijkheden bieden om naar de explosies te zoeken."

De instorting van de neutronenster van 25 april, genaamd S190425z, wordt geschat op ongeveer 500 miljoen lichtjaar van de aarde. Slechts één van de twee LIGO-faciliteiten ontving zijn signaal samen met Maagd (LIGO Livingston was getuige van de gebeurtenis, maar LIGO Hanford was offline). Omdat slechts twee van de drie detectoren het signaal registreerden, schattingen van de locatie in de lucht waar het vandaan kwam waren niet nauwkeurig, astronomen achterlatend om bijna een kwart van de hemel te onderzoeken op zoek naar de bron.

De mogelijke botsing tussen neutronenster en zwart gat op 26 april (aangeduid als S190426c) vond naar schatting op ongeveer 1,2 miljard lichtjaar afstand plaats. Het werd gezien door alle drie de LIGO-Virgo-faciliteiten, waardoor de locatie beter kon worden beperkt tot regio's van ongeveer 1, 100 vierkante graden, of ongeveer 3 procent van de totale lucht.

"De nieuwste LIGO-Virgo-observatierun blijkt de meest opwindende tot nu toe te zijn, " zegt David H. Reitze van Caltech, Directeur van LIGO. "We zien al hints van de eerste waarneming van een zwart gat dat een neutronenster opslokt. Als het stand houdt, dit zou een trifecta zijn voor LIGO en Maagd - over drie jaar, we zullen elk type botsing van zwarte gaten en neutronensterren hebben waargenomen. Maar we hebben geleerd dat claims van detecties enorm veel nauwgezet werk vergen - controleren en opnieuw controleren - dus we zullen moeten zien waar de gegevens ons brengen."