För första gången, astronomer har observerat i synligt ljus en katastrofal kosmisk händelse som genererade gravitationsvågor som upptäckts på jorden.

Händelsen var sammanslagning av två neutronstjärnor i en galax 130 miljoner ljusår bort. Sammanslagningen resulterade i en supernovaliknande explosion, vars ljus först observerades av ett team av astronomer vid Carnegie Institution for Sciences Las Campanas-observatorium i norra Chile.

Genombrottsupptäckten av den synliga motsvarigheten till en gravitationsvåg-utlösande händelse markerar starten på en ny era där astronomer kan studera kosmiska fenomen med hjälp av både gravitationsvågsexperiment och traditionella teleskop.

Upptäckten belyser också arten av sammanslagningar av neutronstjärnor, och ger insikt om ursprunget till tunga element som guld och platina – insikt som länge har varit svårfångad.

Teamet inkluderar Carnegie-Dunlap Fellow Maria Drout, tillsammans med astronomer från Carnegie; University of California, Santa Cruz; och andra institutioner.

Gravitationsvågsdetektering utlöser sökning efter synlig motsvarighet

Forskare från Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO) och Virgo-experimentet upptäckte gravitationsvågorna den 17 augusti, 2017. De fastställde att signalen var resultatet av en sammanslagning av binär neutronstjärna – en första, eftersom alla tidigare upptäckter var av binära svarta hålssammanslagningar.

Medan astronomer inte förväntar sig att se en synlig motsvarighet till en binär sammanslagning av svarta hål, de gör när två neutronstjärnor möts. Så, när forskare från LIGO/Jungfrun minskade platsen för händelsen till en fläck av den södra himlen på storleken av över hundra fullmånar, de meddelade teamet av astronomer – och sökandet pågick.

Men, det var fortfarande dagtid i Chile som, för Drout och hennes kollegor, innebar tio timmars väntan till solnedgången. Plus, när solen äntligen gick ner, sökområdet närmade sig horisonten.

Enligt Drout, "Vi visste att vi bara hade ungefär en timme i början av natten på oss att hitta källan innan den satte, så vi var tvungna att agera snabbt."

Astronomerna började spela in bilder av galaxer inom målområdet enligt en noggrann sökstrategi som de hade förberett under dagen. De förde tre teleskop i Las Campanas:Swope och två Magellan-teleskop. När de fick bilder, kollaboratörerna jämförde dem med arkivbilder av samma galaxer.

Efter att ha undersökt galaxer i nio bilder, medlemmar i teamet utbytte en kort serie meddelanden:

"hittade något

"!"

Astronomerna hade hittat det de letade efter:en ljus, stjärnliknande föremål, betecknad SSS17a. Den var belägen i en galax identifierad som NGC 4993 och hade inte varit synlig i arkivbilder.

Ytterligare bekräftelse kom från analys ledd av Drout. Den visade att aspekter av ljusstyrkan hos SSS17a inte liknade någon explosion som tidigare observerats av astronomer. SSS17a var ungefär lika ljus som en svag supernova, men dess ljusstyrka minskade snabbare än en typisk supernova, och den blev rödare och svalare i snabbare takt än en typisk supernova.

Uppföljningsanalys stödde också teorin att de flesta av de tunga elementen i universum, som guld och platina, skapades i sammanslagningar av neutronstjärnor och inte i supernovor.

"När vi följde skenet från explosionen under de få veckorna när den var synlig en kort stund varje natt, säger Drout, "den visade några viktiga egenskaper för att drivas av det radioaktiva sönderfallet av dessa tunga grundämnen."

Detta tyder starkt på att dessa tunga element syntetiserades efter sammanslagningen, lösa en decennier gammal astrofysikfråga om hur alla tunga grundämnen i universum smiddes.

"Och det här är bara början, " säger Drout. "Vi förväntar oss att LIGO och Jungfrun kommer att upptäcka dussintals sammanslagningar av neutronstjärnor under det kommande decenniet. Vi går in i en ny era av astrofysik."

Gravitationsvågen upptäcktes den 17 augusti, 2017, identifieras som GW170817, och skiljer sig från fusionshändelsen med svarta hål som upptäcktes den 14 augusti, 2017, meddelade i september, och identifieras som GW170814.