En kilonova produceras av kollisionen mellan två neutronstjärnor, och det kan generera några vackra stjärnfyrverkerier. NASA, ESA, och A. Feild (STScI) När en massiv stjärna tar slut på bränsle och dör, det kan slockna i glans av härlighet, exploderar som en supernova.
Men supernovor är inte de enda stora bommarna där ute. Ange "kilonova". Det är 1, 000 gånger ljusare än en nova (när en vit dvärg bryter ut) men inte lika ljus som en supernova. En kilonova utlöses av kollisionen mellan två stjärnkroppar. Dessa händelser ger de mest kraftfulla elektromagnetiska explosionerna i universum och är ansvariga för att duscha universum i guld.
Neutronstjärnor är de aktuella stjärnkroppen. Producerad av supernovor, dessa extremt täta skal lämnas kvar efter massiva stjärnor slutar sina liv. De består huvudsakligen av neutroner och mäter cirka ett tiotal miles breda. Men låt inte deras relativt små storlek lura dig. De packar massan av en hel stjärna (mer massiv än vår sol) i sina små volymer och har intensiva magnetfält. Det betyder att neutronstjärnor är bland de mest extrema föremålen i det kända universum. En tesked neutronstjärnmaterial väger en sval 1 miljard ton (907 miljoner ton).
Neutronstjärnämne fungerar inte som normal materia. Dessa gravitationellt dominerade föremål krossar allt som de är gjorda av till ett "urartat" tillstånd. Det är, trycket är så extremt att kvantmekanik är det enda som hindrar deras massa från att kollapsa i sig själv och skapa ett svart hål.
Så, om två neutronstjärnor krockade, det skulle uppenbarligen vara en otroligt våldsam och destruktiv händelse. Den 17 augusti, forskare såg efterdyningarna av en sådan kollision med tillstånd av Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Advanced LIGO) i USA och Virgo gravitationsvågsobservatorium i Italien. Dessa avancerade gravitationella vågobservatorier upptäckte en mycket märklig, svag signal som kommer från en galax som heter NGC 4993, 130 miljoner ljusår bort.
Fram till det ögonblicket, gravitationella vågdetektorer hade bara märkt sammanslagningen av svarta hål miljarder av ljusår bort, så att mäta en svag signal på ett relativt nära avstånd kom som en överraskning. Efter analys av gravitationsvågens "kvittring" (en snabb ökning i frekvens när två massiva föremål snurrar runt varandra, så småningom kolliderar och slås samman), forskare insåg att signalen, kallas GW170817, var inte ett svart hål fusion, det var faktiskt sammanslagningen av två neutronstjärnor. Stjärnorna, med massor av endast 1,1 och 1,6 solar, hade fastnat i en gravitationsdans, spiral in mot varandra och kolliderar.
När upptäckten gjordes, NASA:s Fermi gammastrålningsobservatorium och Europas INTEGRALa rymdteleskop spelade också in en kraftig blixt av gammastrålningsstrålning från NGC 4993, känd som en kort gammastrålning (GRB).
Även om forskare har teoretiserat att korta GRB genereras av kolliderande neutronstjärnor, endast med hjälp av gravitationsvågdetektorer kunde detta bekräftas. Detta är första gången som forskare mäter både gravitationsvågorna och elektromagnetiska vågor från en enda kosmisk händelse, koppla en GRB med en neutronstjärnsammanslagning och öppna ett helt nytt sätt att studera universum-känt som "multi-messenger astronomy".
Gravitationsvågorna hjälpte oss att ansluta GRB till kollisionen mellan neutronstjärnor, men vad skapade GRB?
Neutronstjärnans sammanslagning som genererade GW170817 var utan tvekan en våldsam sådan. När de två massorna snabbt snurrade runt varandra och tog kontakt, enorma mängder superhett neutronstjärnmaterial sprängdes ut i rymden. När detta hände, det satte scenen för några kilonovafyrverkerier.
Eftersom neutronstjärnor huvudsakligen består av neutroner, och neutroner är en nyckelkomponent (tillsammans med protoner) i atomkärnor, det var plötsligt en hel del subatomära byggstenar som flög runt direkt efter neutronstjärnans smashup. Förhållandena var så extrema att denna miljö var mogen för att bitar av radioaktivt neutronstjärnmaterial skulle hålla ihop, skapa nya element. Genom en process som kallas snabb neutronfångst ("r-process"), neutroner fästade sig vid de nyligen präglade elementen innan de radioaktivt kunde förfalla. Skapandet av nya element genererade en häpnadsväckande mängd energi, utbrott med kraftfull gammastrålning, generera GRB-astronomerna såg från 130 miljoner ljusår bort.
Uppföljningsstudier av den turbulenta sprängningsplatsen med rymdteleskopet Hubble, Gemini Observatory och ESO Very Large Telescope avslöjade spektroskopiska bevis för att r-processen har ägt rum. Och det här är speciellt:I resterna av kilonovasprängningen, stora mängder tunga element, som guld, platina, leda, uran och silver hade syntetiserats.
Forskare har länge undrat hur element som är tyngre än järn skapas i vårt universum (element som är lättare än järn skapas via stjärnnukleosyntes i stjärnornas kärnor), men nu har vi observationsbevis för att dessa katastrofala kilonovor också är kosmiska gjuterier där de tyngsta - och mest värdefulla - elementen utsädes.
Redaktionell anmärkning:Denna artikel korrigerades den 20 oktober, för att rätta till en felaktighet som redaktören infört, felaktiga kilonovas ljusstyrka. Supernovor är, faktiskt, den ljusaste, följt av kilonovas och novas, respektive.
Nu är det intressantÄven om gravitationella vågor färdas med ljusets hastighet, GW170817 detekterades av LIGO och Virgo ögonblick innan GRB detekterades av Fermi och INTEGRAL. Enligt NASA, detta beror på att neutronstjärnans sammanslagning skedde först (lansering av gravitationella vågor) och kilonova utbröt ögonblick efter (sprängning av universum med gammastrålar).
