Astronomer så først kilden til gravitationsbølger i synligt lys

For første gang, astronomer har i synligt lys observeret en katastrofal kosmisk begivenhed, der genererede gravitationsbølger påvist på Jorden.

Begivenheden var en fusion af to neutronstjerner i en galakse 130 millioner lysår væk. Fusionen resulterede i en supernova-lignende eksplosion, hvis lys først blev observeret af et hold astronomer ved Carnegie Institution for Sciences Las Campanas-observatorium i det nordlige Chile.

Den banebrydende opdagelse af det synlige modstykke til en gravitationsbølge-udløsende begivenhed markerer starten på en ny æra, hvor astronomer kan studere kosmiske fænomener ved hjælp af både gravitationsbølgeeksperimenter og traditionelle teleskoper.

Opdagelsen kaster også lys over arten af ​​neutronstjernefusioner, og giver indsigt i oprindelsen af ​​tunge elementer som guld og platin - indsigt, som længe har været uhåndgribelig.

Holdet inkluderer Carnegie-Dunlap Fellow Maria Drout, sammen med astronomer fra Carnegie; University of California, Santa Cruz; og andre institutioner.

Gravitationsbølgedetektion udløser søgning efter synlige modstykke

Forskere fra Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO) og Virgo -eksperimentet opdagede gravitationsbølgerne den 17. august, 2017. De fastslog, at signalet var resultatet af en binær neutronstjernefusion - en første, da alle tidligere påvisninger var af binære sorte hul-fusioner.

Selvom astronomer ikke forventer at se en synlig pendant til en binær sorte hulfusion, det gør de, når to neutronstjerner kommer sammen. Så, da LIGO/Jomfruens videnskabsmænd indsnævrede placeringen af ​​begivenheden til en plet af den sydlige himmel på størrelse med over hundrede fuldmåner, de underrettede teamet af astronomer - og eftersøgningen var i gang.

Men, det var stadig dagtimerne i Chile, som for Drout og hendes kolleger, betød en ti timers ventetid til solnedgang. Plus, når solen endelig gik ned, søgeområdet nærmede sig horisonten.

Ifølge Drout, "Vi vidste, at vi kun havde omkring en time i begyndelsen af ​​natten til at finde kilden, før den satte sig, så vi var nødt til at handle hurtigt."

Astronomerne begyndte at optage billeder af galakser inden for målområdet i henhold til en omhyggelig søgestrategi, de havde udarbejdet i løbet af dagen. De bragte tre teleskoper til Las Campanas:Swope og to Magellan -teleskoper. Da de fik billeder, samarbejdspartnerne sammenlignede dem med arkivbilleder af de samme galakser.

Efter at have undersøgt galakser i ni billeder, medlemmer af teamet udvekslede en kort række beskeder:

"fandt noget

"!"

Astronomerne havde fundet det, de ledte efter:en lys, stjernelignende objekt, betegnet SSS17a. Den var placeret i en galakse identificeret som NGC 4993 og havde ikke været synlig på arkivbilleder.

Yderligere bekræftelse kom fra analyse ledet af Drout. Det viste, at aspekter af lysstyrken af ​​SSS17a var ulige enhver eksplosion, der tidligere var blevet observeret af astronomer. SSS17a var omtrent lige så lysstærk som en svag supernova, men dens lysstyrke faldt hurtigere end en typisk supernova, og den blev rødere og køligere med en hurtigere hastighed end en typisk supernova.

Opfølgningsanalyse understøttede også teorien om, at de fleste af de tunge elementer i universet, som guld og platin, blev skabt i neutronstjernefusioner og ikke i supernovaer.

"Da vi fulgte eksplosionens skær i de få uger, hvor den var synlig i kort tid hver nat, "siger Drout, "den viste nogle nøgleegenskaber ved at være drevet af det radioaktive henfald af disse tunge grundstoffer."

Dette tyder stærkt på, at disse tunge elementer blev syntetiseret efter fusionen, at løse et årtier gammelt astrofysisk spørgsmål om, hvordan alle de tunge grundstoffer i universet blev smedet.

"Og dette er kun begyndelsen, " siger Drout. "Vi forventer, at LIGO og Jomfruen vil opdage dusinvis af neutronstjernefusioner i det kommende årti. Vi går ind i en ny æra af astrofysik."

Gravitationsbølgebegivenheden opdaget den 17. august, 2017, er identificeret som GW170817, og adskiller sig fra fusionshændelsen i det sorte hul, der blev opdaget den 14. august, 2017, annonceret i september, og identificeret som GW170814.