Kilonovaer er nogle af de største,

Når en massiv stjerne løber tør for brændstof og dør, det kan gå ud i en herlighedens flammer, eksploderer som en supernova.

Men supernovaer er ikke de eneste store bomme derude. Indtast "kilonova". Det er 1, 000 gange lysere end en nova (når en hvid dværg bryder ud) men ikke så lys som en supernova. En kilonova udløses af kollisionen mellem to stjernekroppe. Disse begivenheder producerer de mest kraftfulde elektromagnetiske eksplosioner i universet og er ansvarlige for at bruse universet i guld.

Stjerneskaller

Neutronstjerner er stjernernes lig. Produceret af supernovaer, disse ekstremt tætte skaller efterlades, efter at massive stjerner ender deres liv. De består hovedsageligt af neutroner og måler omkring en snes miles bred. Men lad ikke deres relativt lille størrelse narre dig. De pakker massen af ​​en hel stjerne (mere massiv end vores sol) i deres små mængder og besidder intense magnetfelter. Det betyder, at neutronstjerner er blandt de mest ekstreme objekter i det kendte univers. En teskefuld neutronstjernemateriale vejer køligt 1 milliard tons (907 millioner tons).

Neutronstjernemateriale virker ikke som normalt stof. Disse tyngdekraftsdominerede objekter knuser alt det, de er lavet af, til en "degenereret" tilstand. Det er, trykket er så ekstremt, at kvantemekanik er det eneste, der forhindrer deres masse i at falde sammen på sig selv og skabe et sort hul.

Så, hvis to neutronstjerner kolliderede, det ville naturligvis være en utrolig voldelig og ødelæggende begivenhed. Den 17. august, forskere så eftervirkningen af ​​en sådan kollision med tilladelse fra Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Advanced LIGO) i USA og Virgo gravitationsbølgeobservatoriet i Italien. Disse avancerede gravitationsbølgeobservatorier opdagede en meget mærkelig, svagt signal fra en galakse kaldet NGC 4993, 130 millioner lysår væk.

Multi-messenger astronomi

Indtil det øjeblik, gravitationsbølgedetektorer havde kun skelnet fusionen af ​​sorte huller milliarder lysår væk, så at måle et svagt signal på en forholdsvis tæt afstand kom som en overraskelse. Efter analyse af gravitationsbølgen "chirp" (en hurtig stigning i frekvens, da to massive objekter snurrer rundt om hinanden, til sidst kolliderer og fusionerer), forskere indså, at signalet, kaldet GW170817, var ikke et sort hul fusion, det var faktisk sammenlægningen af ​​to neutronstjerner. Stjernerne, med masser af kun 1,1 og 1,6 soler, var blevet fanget i en gravitationsdans, spiraler ind på hinanden og støder sammen.

Da opdagelsen blev foretaget, NASAs Fermi gammastråleobservatorium og Europas INTEGRALE rumteleskop registrerede også et kraftigt glimt af gammastråling fra NGC 4993, kendt som en kort gamma-ray burst (GRB).

Selvom forskere har teoretiseret, at korte GRB'er genereres ved kolliderende neutronstjerner, kun ved hjælp af gravitationsbølgedetektorer kunne dette bekræftes. Dette er første gang, at forskere har målt både gravitationsbølgerne og elektromagnetiske bølger fra en enkelt kosmisk begivenhed, forbinder en GRB med en neutronstjernefusion og åbner en helt ny måde at studere universet på-kendt som "multi-messenger astronomy".

Kilonova!

Gravitationsbølgerne hjalp os med at forbinde GRB med kollision af neutronstjerner, men hvad skabte GRB?

Neutronstjernefusionen, der genererede GW170817, var utvivlsomt en voldsom. Da de to masser hurtigt snurrede rundt om hinanden og fik kontakt, enorme mængder super-hot neutronstjernemateriale blev sprængt ud i rummet. Da dette skete, det satte scenen for nogle kilonova -fyrværkeri.

Da neutronstjerner hovedsageligt består af neutroner, og neutroner er en nøglekomponent (sammen med protoner) i atomkerner, der var pludselig MEGET subatomære byggesten, der fløj rundt umiddelbart efter neutronstjernens smashup. Forholdene var så ekstreme, at dette miljø var modent til at stykker af radioaktivt neutronstjernemateriale kunne hænge sammen, skabe nye elementer. Gennem en proces kaldet hurtig neutronfangst ("r-proces"), neutroner knyttet sig til de nyligt prægede grundstoffer, før de radioaktivt kunne henfalde. Oprettelsen af ​​nye elementer genererede en forbløffende mængde energi, udbrud med kraftig gammastråling, generering af GRB-astronomerne så fra 130 millioner lysår væk.

Opfølgningsundersøgelser af det turbulente eksplosionssted ved Hubble-rumteleskopet, Gemini Observatory og ESO Very Large Telescope afslørede spektroskopiske beviser for, at r-processen fandt sted. Og dette er specielt:I resterne af kilonova -eksplosionen, store mængder tunge elementer, som guld, platin, at føre, uran og sølv var blevet syntetiseret.

Forskere har længe undret sig over, hvordan grundstoffer, der er tungere end jern, skabes i vores univers (grundstoffer, der er lettere end jern, skabes via stjernens nukleosyntese i stjernernes kerner), men nu har vi observationsbeviser for, at disse katastrofale kilonovaer også er kosmiske støberier, hvor de tungeste - og mest dyrebare - elementer er sået.

Redaktionel note:Denne artikel blev rettet den 20. oktober, at rette en unøjagtighed indført af redaktøren, fejler kilonovas lysstyrke. Supernovaer er, faktisk, den lyseste, efterfulgt af kilonovaer og noveller, henholdsvis.

Selvom gravitationsbølger bevæger sig med lysets hastighed, GW170817 blev detekteret af LIGO og Virgo øjeblikke før GRB blev detekteret af Fermi og INTEGRAL. Ifølge NASA, dette skyldes, at neutronstjernefusionen skete først (lancering af gravitationsbølger), og kilonovaen brød ud lige efter (sprængning af universet med gammastråler).