Een wereldwijd team van astronomen heeft de heldere vonk ontdekt van twee neutronensterren die botsen en licht werpen op de voorheen onbekende oorsprong van enkele van de zware elementen van het universum.
gerelateerde inhoud
- Wat de Neutron Star Collision betekent voor donkere materie
Op 17 augustus detecteerden wetenschappers die de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) gebruikten nog een ronde zwaartekrachtsgolven. Onderzoekers hebben dergelijke rimpelingen vier keer eerder gezien, maar deze laatste waarneming verschilde van de rest: astronomen hoorden niet alleen het 'getjilp' van de oude botsing, ze zagen een lichtflits.
“Stel je voor dat zwaartekrachtgolven als donder zijn. We hebben deze donder eerder gehoord, maar dit is de eerste keer dat we ook de bijbehorende bliksem hebben kunnen zien, ”zegt Philip Cowperthwaite, onderzoeker bij het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, in een persbericht.
Voorspeld door Albert Einstein in 1916, en voor het eerst opgemerkt door wetenschappers in 2015, komen deze verstoringen in het weefsel van ruimte-tijd voort uit de gewelddadige bewegingen of botsingen van hemellichamen. Maar wetenschappers zijn er nog niet in geslaagd om de objecten te identificeren die deze vervormingen veroorzaken. In september kondigden onderzoekers aan dat ze de bron van de golven naderden met behulp van triangulatie tussen twee LIGO-observatoria in de VS en het Europese observatorium voor Maagd.
Toch zijn onderzoekers tot nu toe grotendeels in het donker gelaten waar de botsingen plaatsvinden. Men dacht dat eerdere tjilpen afkomstig waren van botsende zwarte gaten, die, zoals hun naam al doet vermoeden, weinig tot geen licht uitzenden, waardoor ze bijna onmogelijk te zien zijn aan de nachtelijke hemel.
Maar deze keer was het anders.
Onmiddellijk na het getjilp van deze nieuwste gravitatiegolfdetectie, nam de Fermi Space-telescoop van NASA een flits van gammastraling op. Dus begonnen de onderzoekers waarschuwingen te sturen naar medewerkers over de hele wereld van de opwindende kans; misschien konden ze zich de botsing voorstellen.
Afgestudeerde student Charlie Kilpatrick, die een telescoop in Chili bediende, was de eerste die hem zag: een klein stipje licht naast het sterrenstelsel NGC 4993, dat ongeveer 130 miljoen lichtjaar van de aarde ligt. Teams die 70 telescopen bedienen op elk continent (inclusief Antarctica) trainden hun zicht op dit deel van de hemel en bestudeerden het in een reeks golflengten van röntgenstralen tot radiogolven op zoek naar de bron voor deze kosmische rimpelingen.
Op basis van hun waarnemingen geloven de wetenschappers dat deze laatste golven voortkwamen uit de gewelddadige fusie van twee neutronensterren - de dichte, stervende resten van massieve sterren nadat ze een supernova hadden ondergaan. Wetenschappers hebben indirect geconstateerd dat het puin van de botsing zo snel ging dat modellen suggereren dat ze alleen konden worden bereikt als twee van deze hemellichamen in botsing kwamen. Deze twee nu beroemde neutronensterren vormden waarschijnlijk ongeveer 11 miljard jaar geleden, volgens de analyse van de astronoom van hun melkwegstelsel, en zijn sindsdien langzaam naar elkaar afgedreven.
"Dit is de eerste keer dat we de doodsspiraal van twee neutronensterren horen, en ook het vuurwerk zien dat voortkwam uit hun fusie", Vicky Kalogera, directeur van het Centrum voor Interdisciplinair Onderzoek en Onderzoek in Astrofysica van de Noordwestelijke Universiteit en een leider in de LIGO Wetenschappelijke samenwerking, zei vandaag in een persconferentie over de vondst.
De lichtshow van de botsing bevatte nog meer interessante aanwijzingen om te ontwarren. Onderzoekers hebben lang gespeculeerd dat de zwaardere elementen van het universum, zoals goud of platina, zijn ontstaan door de explosies of kilonova's, geproduceerd door fusies met neutronensterren. Bij het observeren van het licht afkomstig van NGC 4993, zagen astronomen veelbetekenend bewijs van straling die door de materie werd geproduceerd door de kilonova die afkoelde tot zware elementen. Een enkele kilonova kan volgens deze onderzoekers de hele aarde waard zijn voor deze zeldzame elementen.
De eerste resultaten van deze detectie werden vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Letters, met meer studies in de nabije toekomst.
De astronomen die bij deze detectie betrokken zijn, zien een heldere, sonore toekomst voor de zogenaamde "multi-messenger" astronomie, of gebruiken zowel zwaartekrachtgolven als ouderwets licht om dezelfde gebeurtenissen en objecten in de lucht te bestuderen. Zoals de woordvoerder van de Maagd Jo van den Brand op de persconferentie zei: "Ik denk dat dit een demonstratie is van wat de mensheid kan bereiken als we ons ervoor inzetten en als we samenwerken."
