science >> Wetenschap >  >> Fysica

Gouden oorsprong bevestigd met allereerste waarneming van zwaartekrachtgolven

Artistieke impressie van samensmeltende neutronensterren. Krediet:Universiteit van Warwick/Mark Garlick

De oorsprong van goud in het heelal is eindelijk bevestigd, nadat een zwaartekrachtgolfbron voor het eerst werd gezien en gehoord door een internationale samenwerking van onderzoekers, met astronomen van de University of Warwick in een hoofdrol.

Leden van Warwick's Astronomy and Astrophysics Group, Professor Andrew Levan, Dr Joe Lyman, Dr. Sam Oates en Dr. Danny Steeghs, geleide waarnemingen die het licht van twee botsende neutronensterren vingen, kort nadat het werd gedetecteerd door zwaartekrachtsgolven - misschien wel het meest langverwachte fenomeen in de moderne astronomie.

Grote hoeveelheden goud, platina, uranium en andere zware elementen zijn ontstaan ​​bij de botsing van deze compacte stellaire overblijfselen, en werden het universum in gepompt - het mysterie ontrafelen van hoe goud op trouwringen en sieraden oorspronkelijk wordt gevormd.

De botsing produceerde evenveel goud als de massa van de aarde.

Deze ontdekking heeft ook onomstotelijk bevestigd dat korte gammaflitsen rechtstreeks worden veroorzaakt door het samensmelten van twee neutronensterren.

De neutronensterren waren erg dicht - zo zwaar als onze zon maar slechts 10 kilometer in doorsnee - en ze kwamen 130 miljoen jaar geleden met elkaar in botsing, toen dinosaurussen over de aarde zwierven, in een relatief oud sterrenstelsel dat niet langer veel sterren vormde.

Ze trokken naar elkaar toe over miljoenen lichtjaren, en draaiden steeds sneller om elkaar heen naarmate ze dichterbij kwamen - uiteindelijk vijfhonderd keer per seconde om elkaar heen draaiend.

Hun samensmelting veroorzaakte rimpelingen door het weefsel van ruimte en tijd - en deze rimpelingen zijn de ongrijpbare zwaartekrachtgolven die door de astronomen zijn waargenomen.

De zwaartekrachtsgolven werden op 17 augustus van dit jaar gedetecteerd door de Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Adv-LIGO), met een korte gammastraaluitbarsting die slechts twee seconden later door de Fermi-satelliet werd gedetecteerd.

Dit leidde tot een stortvloed aan waarnemingen toen de nacht viel in Chili, met een eerste rapport van een nieuwe bron van de Swope 1m-telescoop.

Langdurige medewerkers Professor Levan en Professor Nial Tanvir (van de Universiteit van Leicester) gebruikten de faciliteiten van de European Southern Observatory om de bron in infrarood licht te lokaliseren.

Het team van professor Levan was de eerste die waarnemingen van deze nieuwe bron kreeg met de Hubble-ruimtetelescoop. Het komt uit een sterrenstelsel genaamd NGC 4993, 130 miljoen lichtjaar verwijderd.

Andreas Levan, Professor in de Astronomy &Astrophysics groep aan de Universiteit van Warwick, merkte op:"Toen we de gegevens eenmaal zagen, we realiseerden ons dat we een nieuw soort astrofysisch object hadden gevangen. Dit luidt het tijdperk van multi-messenger astronomie in, het is alsof je voor het eerst kunt zien en horen."

Dr Joe Lyman, die op dat moment observeerde bij de European Southern Observatory, was de eerste die de gemeenschap waarschuwde dat de bron anders was dan ooit tevoren.

Hij merkte op:"De voortreffelijke waarnemingen die in een paar dagen werden verkregen, toonden aan dat we een kilonova observeerden, een object waarvan het licht wordt aangedreven door extreme kernreacties. Dit vertelt ons dat de zware elementen, zoals het goud of platina in sieraden zijn de sintels, gesmeed in de miljard graden overblijfselen van een fuserende neutronenster."

Dr. Samantha Oates voegde toe:"Deze ontdekking heeft drie vragen beantwoord waar astronomen al tientallen jaren mee worstelen:wat gebeurt er als neutronensterren samensmelten? Wat veroorzaakt de kortdurende gammaflitsen? Waar zijn de zware elementen, zoals goud, gemaakt? In ongeveer een week tijd werden alle drie deze mysteries opgelost."

Dr. Danny Steeghs zei:"Dit is een nieuw hoofdstuk in de astrofysica. We hopen dat we de komende jaren nog veel meer van dit soort gebeurtenissen zullen ontdekken. Inderdaad, in Warwick zijn we net klaar met het bouwen van een telescoop die speciaal voor dit werk is ontworpen, en we verwachten dat het deze bronnen zal lokaliseren in dit nieuwe tijdperk van multi-messenger astronomie".