Astrofysikern Chris Fryer njöt av en kväll med vänner den 25 augusti, 2017, när han fick nyheten om en gravitationsvågsdetektering av LIGO, laserinterferometerns gravitationsvågobservatorium. Händelsen verkade vara en sammanslagning av två neutronstjärnor - en specialitet för Los Alamos National Laboratory team av astrofysiker som Fryer leder. När den avlägsna kosmiska katastrofen utvecklades, färska observationsdata strömmade in från observationen – bara den femte publicerade sedan observatoriet började fungera för nästan två år sedan.

"Så fort jag hörde nyheten, Jag visste att förståelse av alla konsekvenser skulle kräva input från en bred, multidisciplinär uppsättning vetenskapsmän, sa Fryer, som leder Los Alamos Center for Theoretical Astrophysics. Fryers kollegor, Ryan Wollaeger och Oleg Korobkin, skisserade en serie beräkningar av strålningstransport och fick prioritet på Los Alamos superdatorer för att köra dem. "Inom några timmar, vi var igång."

De upptäckte snart att LIGO-data visade mer utstött massa från sammanslagningen än vad simuleringarna stod för. Andra forskare vid Los Alamos började bearbeta data från en mängd olika teleskop som fångar optiska, ultraviolett, röntgen, och gammastrålningssignaler vid observatorier runt om i världen (och i rymden) som alla snabbt hade riktats till den allmänna platsen för LIGO-upptäckten.

Teoretikerna finjusterade sina modeller och, till deras glädje, de nya LIGO-data bekräftade att tunga grundämnen bortom järn bildades av r-processen (snabbprocessen) i neutron-stjärnans sammanslagning. Gravitationsvågobservationen hade en stor inverkan på teorin.

De märkte också snabbt att inom några sekunder från tiden för gravitationsvågorna, rymdfarkosten Fermi rapporterade en explosion av gammastrålar från samma del av himlen. Det är första gången som en gravitationsvågskälla har upptäckts på något annat sätt. Det bekräftar Einsteins förutsägelse att gravitationsvågor färdas med samma hastighet som gammastrålar:ljusets hastighet.

När neutronstjärnor kolliderar

Gravitationsvågemissionen och relaterade elektromagnetiska utbrott kom från sammanslagning av två neutronstjärnor i en galax som heter NGC 4993, cirka 130 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Hydra. Neutronstjärnorna är de krossade resterna av massiva stjärnor som en gång exploderade i enorma explosioner som kallas supernovor.

Med massor som är 10 och 20 procent större än solens och ett fotavtryck lika stort som Washington, D.C., neutronstjärnorna virvlade runt varandra mot sin död, snurrar hundratals gånger per sekund. När de närmade sig som en snurrande skridskoåkare som drog i hennes famn, deras ömsesidiga gravitationsattraktion slog isär stjärnorna i en högenergiblixt som kallas en kort gammastrålning och avgav signalen för gravitationsvågen. Även om korta gammastrålningsskurar länge har teoretiserats produceras genom sammanslagningar av neutronstjärnor, denna händelse – med observationer av både gammastrålar och gravitationsvågor – ger det första definitiva beviset.

Med Los Alamos tvärvetenskapliga, multivetenskaplig expertis, Los Alamos-teamet var rustat och redo för just en sådan händelse. Laboratorieforskaren Oleg Korobkin är den ledande teoriförfattaren på en artikel som släpptes igår i Science, medan labbets Ryan Wollaeger är den andra teoriförfattaren på en tidning som släpptes i går i Natur .

Utöver det teoriarbetet, fastän, Los Alamos forskare var engagerade i ett brett spektrum av observationer, astronomi, och dataanalysuppgifter till stöd för upptäckten av LIGO neutronstjärna. Eftersom laboratoriets primära uppdrag fokuserar på landets kärnkraftslager, Los Alamos har djup expertis inom kärnfysik och dess kusin astrofysik, strålningstransportens fysik, dataanalys, och datorkoderna som kör massiva kärnkraftsimuleringar på världsledande superdatorer. Med andra ord, Laboratoriet är en logisk partner för att utöka LIGO-upptäckter till teorier och modeller och för att bekräfta slutsatserna om vad observatoriet upptäcker.