Gravitationsbølger fra en sammensmeltet hypermassiv neutronstjerne

For første gang har astronomer opdaget gravitationsbølger fra en fusioneret, hypermassiv neutronstjerne. Forskerne, Maurice van Putten fra Sejong University i Sydkorea, og Massimo della Valle fra Osservatorio Astronomico de Capodimonte i Italien, offentliggøre deres resultater i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society : Breve .

Gravitationsbølger blev forudsagt af Albert Einstein i hans Generelle relativitetsteori i 1915. Bølgerne er forstyrrelser i rumtid genereret af hurtigt bevægende masser, som forplanter sig ud fra kilden. Når bølgerne når Jorden, de er utroligt svage, og deres detektion kræver ekstremt følsomt udstyr. Det tog videnskabsmænd indtil 2016 at annoncere den første observation af gravitationsbølger ved hjælp af Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) detektor.

Siden det afgørende resultat, gravitationsbølger er blevet detekteret ved yderligere seks lejligheder. En af disse, GW170817, resultatet af sammensmeltningen af ​​to stjernerester kendt som neutronstjerner. Disse objekter dannes efter stjerner, der er meget mere massive end Solen, eksploderer som supernovaer, efterlader en kerne af materiale pakket til ekstraordinære tætheder.

Samtidig med udbruddet af gravitationsbølger fra fusionen, observatorier opdagede emission i gammastråler, Røntgenstråler, ultraviolet, synligt lys, infrarøde og radiobølger – en hidtil uset observationskampagne, der bekræftede kildens placering og art.

De første observationer af GW170817 antydede, at de to neutronstjerner smeltede sammen til et sort hul, et objekt med et gravitationsfelt så kraftigt, at ikke engang lys kan rejse hurtigt nok til at undslippe dets greb. Van Putten og della Valle satte sig for at tjekke dette, ved hjælp af en ny teknik til at analysere dataene fra LIGO og Jomfruens gravitationsbølgedetektor placeret i Italien.

Deres detaljerede analyse viser H1 og L1 detektorerne i LIGO, som er adskilt af mere end 3, 000 kilometer, samtidig opfanget et faldende 'kvidren', der varede omkring 5 sekunder. Væsentligt, denne kvidren startede mellem slutningen af ​​det indledende udbrud af gravitationsbølger og et efterfølgende udbrud af gammastråler. Dens lave frekvens (mindre end 1 KHz, reduktion til 49 Hz) tyder på, at det fusionerede objekt er spundet ned for i stedet at blive en større neutronstjerne, frem for et sort hul.

Der er andre genstande som dette, med deres samlede masse matchende kendte neutronstjerne binære par. Men van Putten og della Valle har nu bekræftet deres oprindelse.

Van Putten kommenterer:"Vi er stadig meget i gravitationsbølgeastronomiens banebrydende æra. Så det betaler sig at se på data i detaljer. For os har dette virkelig betalt sig, og vi har været i stand til at bekræfte, at to neutronstjerner smeltede sammen og dannede en større."

Gravitationsbølge astronomi, og henter data fra hver detektion, vil tage endnu et skridt fremad næste år, når den japanske Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) kommer online.