En kraftfull stråle av höghastighetsmaterial visas i blått i mitten av denna tredimensionella datorsimulering av ögonblicken efter kollapsen av ett binärt neutronstjärnsystem som bildade ett svart hål. Medan strålen producerar mycket stark strålning, bara en observatör högst upp i figuren skulle se den eftersom den är riktad längs själva jetstrålen, som strålen från en fyr eller en laserpekare. OSU:s teoretiska astrofysiker Davide Lazzati och medarbetares arbete rör halo av material (i grönt i figuren) som expanderar i sidled och ger upphov till en svagare men ändå urskiljbar blixt av röntgenstrålar. Man tror att det är detta sekundära utsläpp, synlig från alla håll, som upptäcktes samtidigt med gravitationsvågornas puls och som möjliggjorde lokaliseringen av källan och dess uppföljning från dussintals teleskop och satelliter runt om i världen. Figur från Lazzati et al. 2017, ApJ , 848, L6.
Mer än en månad innan en omvälvande upptäckt av en kort gammastrålning - ett fynd som tillkännagavs idag - förutspådde forskare vid Oregon State University att en sådan upptäckt skulle inträffa.
Forskare från amerikanska och europeiska samarbeten samlades i National Press Club i Washington, D.C., idag för att säga att de har upptäckt en röntgen-/gammablixt som sammanföll med en explosion av gravitationsvågor, följt av synligt ljus från en ny kosmisk explosion som kallas en kilonova.
Gravitationsvågor upptäcktes först i september 2015, och det var också en röd bokstavshändelse inom fysik och astronomi; den bekräftade en av huvudförutsägelserna i Albert Einsteins allmänna relativitetsteori från 1915 och fick ett Nobelpris för de forskare som upptäckte dem.
"En samtidig upptäckt av gammastrålar och gravitationsvågor från samma plats på himlen är en viktig milstolpe i vår förståelse av universum, sa Davide Lazzati, en teoretisk astrofysiker vid OSU College of Science. "Gammastrålarna möjliggör en exakt lokalisering av varifrån gravitationsvågorna kommer, och den kombinerade informationen från gravitations- och elektromagnetisk strålning gör det möjligt för forskare att undersöka det binära neutronstjärnesystemet som är ansvarigt på ett aldrig tidigare skådat sätt. Vi kan berätta saker som vilken galax vågorna kommer ifrån, om det finns andra stjärnor i närheten, och om gravitationsvågorna följs av synlig strålning efter några timmar eller dagar."
Samarbetspartners från Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, känd som LIGO, och European Gravitational Observatorys Virgo-team den 17 augusti, 2017, upptäckta gravitationsvågor - krusningar i rymdtidens väv - producerade av sammansmältningen av två neutronstjärnor.
Ungefär två sekunder senare, NASA:s Fermi Gamma-ray rymdteleskop upptäckte en kort blixt av röntgen- och gammastrålar från samma plats på himlen.
"Fermi-transienten är mer än 1, 000 gånger svagare än en "normal" kort gammastrålning och har de egenskaper som vi förutspådde, " Sa Lazzati. "Ingen annan förutsägelse av sådana blixtar hade gjorts. Bara med penna och papper nästan, vi kan säga hej, vi kan se utbrotten, även om de inte är i en konfiguration som gör dem uppenbara."
Den 6 juli, Lazzatis team av teoretiker hade publicerat en artikel som förutspådde att, i motsats till tidigare uppskattningar från astrofysikgemenskapen, korta gammastrålningskurar associerade med gravitationsemissionen av binär neutronstjärnes sammansmältning kunde detekteras - oavsett om gammastrålningsskuren pekade mot jorden eller inte.
Tidningen dök upp i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
"Röntgen- och gammastrålar är kollimerade, som ljuset från en fyr, och kan lätt upptäckas endast om strålen pekar mot jorden, " sa Lazzati. "Gravitationsvågor, å andra sidan, är nästan isotropa och kan alltid detekteras. Vi hävdade att interaktionen mellan den korta gammastrålningsstrålen och dess omgivning skapar en sekundär emissionskälla som kallas kokongen. Kokongen är mycket svagare än helljuset och går inte att upptäcka om helljuset pekar mot våra instrument. Dock, det kunde detekteras för närliggande skurar vars stråle pekar bort från oss."
Sedan den första gravitationsvågens upptäckt, det har varit ytterligare tre bekräftade upptäckter, inklusive den från augusti som sågs gemensamt av forskare från grupperna LIGO och Jungfrun.
"Alla observationer fram till den sista var från sammansmältningen av binära svarta hålssystem, ", sa Lazzati. "Även om dessa system är intressanta, de är mörka i någon annan form av strålning och relativt lite kan förstås från dem jämfört med binära neutronstjärnsystem.
"Det är en riktigt lycklig uppsättning omständigheter för en teoretiker, där du har en fungerande teori att använda för att göra förutsägelser och nya instrument som LIGO och Jungfrun kommer online för att testa dem, "Lazzati sa. "Forskare gör inte förutsägelser för att vi vill ha rätt - vi gör förutsägelser för att vi vill testa dem. Även om vi har fel, vi lär oss fortfarande något - men det är mycket mer spännande att ha rätt."
Termen neutronstjärna syftar på den gravitationsmässigt kollapsade kärnan av en stor stjärna; neutronstjärnor är de minsta, tätaste stjärnor kända. Enligt NASA, neutronstjärnornas materia är så tätt packad att en mängd av den i en sockerbitsstorlek väger över en miljard ton.
