När två neutronstjärnor kolliderar och smälter samman, vad får du? En biffigare neutronstjärna eller ett litet svart hål? En tidning från maj 2018 som tittar på förra årets historiska neutronstjärnkollision antyder den senare.

Den 17 augusti, 2017, USA-baserade Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) och Italian Virgo gravitationsvågsobservatorium upptäckte vad som utan tvekan är den viktigaste astronomiska händelsen i modern tid :en neutronstjärna smashup. Denna smashup skapade en gravitationell vågsignal som heter GW170817. Till skillnad från den handfull gravitationsvågssignaler som kom före den, GW170817 genererades inte av ett sammanfogat svart hål.

Tre gravitationella vågobservatorier (de två LIGO -stationerna i Washington och Louisiana, plus den enda Virgo -detektorn) upptäckte signalen i samklang, så forskare kunde triangulera den ungefärliga platsen på himlen där gravitationsvågssignalen kom ifrån. Sedan, ungefär samtidigt, NASA:s rymdteleskop Fermi upptäckte en kort gammastrålning (GRB) i den där himmelen. Forskare hade teoretiserat att sådana utbrott utlöstes av två neutronstjärnor som kolliderade, och genom analysen av GW170817, de bekräftade neutronstjärnans sammanslagningsscenario.

Astronomer gjorde många vetenskapliga upptäckter i kölvattnet av denna astronomiska händelse, men GW170817 fortsätter bara att ge. Med hjälp av NASA:s rymdteleskop Chandra, som fortsatte att studera platsen för neutronstjärnans sammanslagning under dagarna, veckor och månader efteråt, astronomer tror nu att neutronstjärnans sammanslagning födde ett barnsvarta hål. Och det har vi aldrig sett förut.

Från LIGO -studierna, astronomer hade redan en ganska bra idé om massan av de kolliderande neutronstjärnorna och massan av föremålet som de borde producera efter kollision. Enligt deras uppskattningar, det sammanslagna föremålet skulle ha en massa på cirka 2,7 gånger vår sol. Detta är en intressant massa eftersom den ligger precis vid kanten av att antingen vara den mest massiva neutronstjärnan eller det svarta hålet med den lägsta massan som någonsin upptäckts. För att ta reda på om händelsen skapade en monsterneutronstjärna eller ett litet svart hål, astronomer behövde studera röntgenstrålarna som genereras, och det var där Chandra hjälpte till.

"Medan neutronstjärnor och svarta hål är mystiska, vi har studerat många av dem i hela universum med hjälp av teleskop som Chandra, "sa Dave Pooley från Trinity University i San Antonio, Texas, som ledde studien. "Det betyder att vi har både data och teorier om hur vi förväntar oss att sådana objekt ska bete sig i röntgenstrålar."

Guinness kan vara intresserad av detta rekordstora svarta hål

Om neutronstjärnans kollision skapade en mer massiv neutronstjärna, det föremålet skulle ha roterat snabbt och haft ett enormt magnetfält. I den här situationen, objektet skulle ha brutit ut med en kraftfull och expanderande bubbla av högenergipartiklar som skulle ha, i tur och ordning, genererade extrema röntgenutsläpp. Men enligt Chandra observationer, röntgensignalen var hundratals gånger svagare än vad som hade kunnat förväntas. Genom en enkel elimineringsprocess betyder det att det förmodligen inte alls finns en snabbt snurrande neutronstjärna där, och det är mer troligt att ett svart hål bildades istället.

"Vi kanske har svarat på en av de mest grundläggande frågorna om denna bländande händelse:vad gjorde det?" sa medförfattaren Pawan Kumar från University of Texas i Austin, i ett påstående. "Astronomer har länge misstänkt att sammanslagningar av neutronstjärnor skulle bilda ett svart hål och ge strålningsutbrott, men vi saknade ett starkt argument för det tills nu. "

Med tanke på att de minsta svarta hålen hittills hittats är cirka fyra till fem gånger massan av vår sol, detta nyfödda svarta hål är sannolikt en rekordbrytare som det minsta svarta hålet som är känt. Och astronomer bevittnade dess födelse. Observationer kommer att fortsätta och om röntgensignalen fortsätter att försvagas under de kommande månaderna och åren, sannolikheten för att detta är ett svart hål kommer att fortsätta att stärkas.

Detta var det första exemplet på "astronomi med flera budbärare, "där gravitationsvågssignalen och den elektromagnetiska signalen (GRB) kombinerades för att studera samma astronomiska händelse. Det är den heliga gralen för vetenskapen där vi direkt kan undersöka kollisionen av neutronstjärnor OCH mäta GRB de producerade, och det var det som gjorde händelsen så viktig.