För första gången, Forskare har sett den katastrofala kraschen av två ultratäta neutronstjärnor i en galax långt borta, och drog slutsatsen att sådana effekter förfalskade åtminstone hälften av guldet i universum.

Stötvågor och ljusblixtar från kollisionen färdades omkring 130 miljoner ljusår för att fångas av jordiska detektorer den 17 augusti, glada team avslöjades vid presskonferenser som hölls runt om i världen i måndags när ett dussin relaterade vetenskapliga artiklar publicerades i akademiska topptidskrifter.

"Vi såg historien utspela sig framför våra ögon:två neutronstjärnor närmade sig, närmare... vänder sig snabbare och snabbare runt varandra, sedan kolliderar och sprider skräp överallt, Medupptäckaren Benoit Mours från Frankrikes forskningsinstitut CNRS sa till AFP.

Den banbrytande observationen löste ett antal fysikgåtor och skickade krusningar av spänning genom det vetenskapliga samfundet.

Mest häpnadsväckande för många, uppgifterna avslöjade slutligen var mycket av guldet, platina, uran, kvicksilver och andra tunga grundämnen i universum kom från.

Teleskop såg bevis på nysmidet material i nedfallet, teamen sa - en källa som länge misstänks, nu bekräftat.

"Det gör det helt klart att en betydande del, kanske hälften, kanske mer, av de tunga elementen i universum produceras faktiskt av denna typ av kollision, " sa fysikern Patrick Sutton, en medlem av det USA-baserade Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) som bidrog till fyndet.

Neutronstjärnor är de kondenserade, utbrända kärnor som finns kvar när massiva stjärnor får slut på bränsle, spränga, och dö.

Vanligtvis cirka 20 kilometer (12 miles) i diameter, men med mer massa än solen, de är mycket radioaktiva och ultratäta – en handfull material från en väger lika mycket som Mount Everest.

'För vacker'

Det hade föreslagits att sammanslagningar av två sådana exotiska kroppar skulle skapa krusningar i rymdtidens väv som kallas gravitationsvågor, samt ljusa blixtar av högenergistrålning som kallas gammastrålningskurar.

Den 17 augusti, detektorer bevittnade båda fenomenen, 1,7 sekunders mellanrum, kommer från samma plats i stjärnbilden Hydra.

"Det stod klart för oss inom några minuter att vi hade en binär neutronstjärnedetektering, sa David Shoemaker, en annan medlem av LIGO, som har detektorer i Livingston, Louisiana och Hanford, Washington.

"Signalerna var alldeles för vackra för att vara något annat än det, "sa han till AFP.

Observationen var frukten av år av arbete av tusentals forskare vid mer än 70 mark- och rymdbaserade observatorier på alla kontinenter.

Tillsammans med LIGO, de inkluderar team från Europas gravitationsvågdetektor Jungfrun i Italien, och ett antal mark- och rymdbaserade teleskop inklusive NASAs Hubble.

"Denna händelse markerar en vändpunkt inom observationsastronomin och kommer att leda till en skattkammare av vetenskapliga resultat, " sa Bangalore Sathyaprakash från Cardiff University's School of Physics and Astronomy, påminner om "det mest spännande i mitt vetenskapliga liv."

"Det är oerhört spännande att uppleva en sällsynt händelse som förändrar vår förståelse av hur universum fungerar, " lade France Cordova till, direktör för National Science Foundation som finansierar LIGO.

Detekteringen är ytterligare en fjäder i hatten för den tyske fysikern Albert Einstein, som först förutspådde gravitationsvågor för mer än 100 år sedan.

Något "grundläggande"

Tre LIGO-pionjärer, Barry Barish, Kip Thorne och Rainer Weiss, tilldelades Nobels fysikpris denna månad för observation av gravitationsvågor, utan vilken den senaste upptäckten inte hade varit möjlig.

Krusningarna har observerats fyra gånger tidigare – första gången av LIGO i september 2015. Alla fyra kom från sammanslagningar av svarta hål, som är ännu våldsammare än neutronstjärnekrockar, men avger inget ljus.

Den femte och senaste upptäckten åtföljdes av en gammastrålning som forskare sa kom från närmare universum och var mindre ljus än väntat.

"Vad den här händelsen säger oss är att det kan finnas många fler av dessa korta gammastrålningsskurar i närheten av universum än vi förväntade oss, ", sa Sutton - ett spännande perspektiv för forskare som hoppas kunna avslöja ytterligare universums hemligheter.

Bland annat, man hoppas att data från kollisioner med neutronstjärnor kommer att möjliggöra den definitiva beräkningen av den hastighet med vilken kosmos expanderar, som i sin tur kommer att berätta hur gammal den är och hur mycket materia den innehåller.

"Med dessa observationer lär vi oss inte bara vad som händer när neutronstjärnor kolliderar, vi lär oss också något grundläggande om universums natur, ", sa Julie McEnery från Fermi gammastrålerymdteleskopprojekt.

Neutronstjärnan slår upp "en livs upptäckt"

"Verkligen ett eureka-ögonblick", "Allt jag någonsin hoppats på", "En dröm som går i uppfyllelse" - Normalt återhållsamma forskare sträckte sig efter stjärnorna på måndagen för att beskriva känslorna som följer med en "once-in-a-lifetime"-händelse.

Utlösaren för denna meteorregn av superlativ var smash-up av två ofattbart täta neutronstjärnor för 130 miljoner år sedan.

Bevis på denna kosmiska sammandrabbning susade genom rymden och nådde jorden den 17 augusti exakt 12:41 GMT, sätter igång en hemlighet, sömnlös, veckor lång blixtkrig av stjärnskådning och siffror som involverar hundratals teleskop och tusentals astronomer och astrofysiker runt om i världen.

Det var som om ett slumrande nätverk av superspioner samtidigt trädde i kraft.

Stjärnangreppet gjorde sig känt på två sätt:det skapade krusningar som kallas gravitationsvågor i Einsteins tid-rymdkontinuum, och lyste upp hela det elektromagnetiska ljusspektrumet, från gammastrålar till radiovågor.

Forskare hade upptäckt gravitationsvågor fyra gånger tidigare, en bedrift som erkändes med ett Nobelpris i fysik tidigare denna månad.

Men var och en av dessa händelser, genereras av kollision av svarta hål, varade bara några sekunder, och förblev osynliga för jord- och rymdbaserade teleskop.

Neutronstjärnekollisionen var annorlunda.

Det genererade gravitationsvågor - plockade upp av två USA-baserade observatorier kända som LIGO, och en annan i Italien som heter Jungfrun – som varade i häpnadsväckande 100 sekunder. Mindre än två sekunder senare, en NASA-satellit registrerade en explosion av gammastrålar.

Ett riktigt "eureka"-ögonblick

Detta satte igång ett galet streck för att hitta vad som nästan säkert var den enda källan för båda.

"Det är första gången som vi har observerat en katastrofal astrofysisk händelse i både gravitationsvågor och elektromagnetiska vågor, " sa LIGOs verkställande direktör David Reitze, en professor vid California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena

De första beräkningarna hade minskat zonen till en himmelsfläck på södra halvklotet som spänner över fem eller sex galaxer, men frustrerade astronomer var tvungna att vänta på natten för att fortsätta sökandet.

Till sist, runt 2200 GMT, en teleskopuppsättning i Chiles norra öken spikade det:stjärnsammanslagningen hade ägt rum i en galax känd som NGC 4993.

Stephen Smartt, som ledde observationer för European Space Observatorys New Technology Telescope, blev chockad när spektrumet lyste upp hans skärmar. "Jag hade aldrig sett något liknande, " mindes han.

Forskare överallt var häpna.

"Det här evenemanget var verkligen ett eureka-ögonblick, sa Bangalore Sathyaprakash, chef för Gravitational Physics Group vid Cardiff University. "De 12 timmarna som följde är utan tvekan de mest spännande i mitt vetenskapliga liv."

"Det finns sällsynta tillfällen när en vetenskapsman har chansen att bevittna en ny era i början - det här är en sådan tid, " sa Elena Pian, en astronom vid National Institute for Astrophysics i Rom.

LIGO-anslutna astronomer vid Caltech hade ägnat decennier åt att förbereda sig för off-chansen - beräknat till 80, 000-till-en odds - att bevittna en neutronstjärna sammanslagning.

Berätta inte för dina vänner

"Den morgon, alla våra drömmar gick i uppfyllelse, sa Alan Weinstein, chef för astrofysisk dataanalys för LIGO på Caltech.

"Denna upptäckt var allt jag alltid hoppats på, packad i en enda händelse, " tillade Francesco Pannarale, en astrofysiker vid Cardiff University i Wales.

För dessa och tusentals andra vetenskapsmän, GW170817 – neutronstjärnans sprängmärke – kommer att bli ett "minns du var du var?" typ av ögonblick.

"Jag satt i min tandläkarstol när jag fick sms:et, sa Benoit Mours, en astrofysiker vid Frankrikes National Centre for Research och den franska koordinatorn för Jungfrun. "Jag hoppade upp och rusade till mitt labb."

Patrick Sutton, chef för gravitationsfysikgruppen i Cardiff och en medlem av LIGO-teamet, satt fast på en långdistansbuss, kämpar för att ladda ner hundratals e-postmeddelanden som trängs in i hans inkorg.

Rykten virvlade inom och utanför astronomisamhället när forskare skyndade sig att förbereda de första resultaten för publicering på måndagen i ett dussin artiklar spridda över flera av världens ledande tidskrifter.

"Det har blivit en hel del pints och glas vin eller bubbel - privat, självklart, för vi har inte fått berätta för någon, " berättade Sutton för AFP.

Men han kunde inte låta bli att berätta för sin 12-årige son, en blivande fysiker.

"Han har svurit till sekretess dock. Han får inte berätta för sina vänner."

LIGO och Jungfrun:Maskinerna som låser upp universums mysterier

De tre maskinerna som gav forskarna sin första glimt av gravitationsvågor som härrör från en kollision av neutronstjärnor är de mest avancerade detektorerna som någonsin byggts för att känna av små vibrationer i universum.

LIGO- och Jungfrudetektorerna har tidigare uppfattat "kvittret" av svarta hål som smälter samman i det avlägsna universum, sänder ut krusningar i tyget av rum och tid.

Detekteringen av dessa gravitationsvågor för första gången 2015 bekräftade Albert Einsteins hundraåriga teori om allmän relativitet.

De två USA-baserade underjordiska detektorerna är kända som Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, eller LIGO för kort.

Den ena ligger i Hanford, Washington; den andra 1, 800 miles (3, 000 kilometer) bort i Livingston, Louisiana.

Bygget påbörjades 1999, och observationer togs från 2001 till 2007.

Sedan genomgick de en stor uppgradering för att göra dem 10 gånger kraftfullare.

De avancerade LIGO-detektorerna blev fullt funktionsdugliga för första gången i september 2015.

Den 14 september 2015, Detektorn i Louisiana fick först signalen från en gravitationsvåg, med sitt ursprung för 1,3 miljarder år sedan på den södra himlen.

Jungfrun

Den tredje underjordiska detektorn är nära Pisa, Italien, och är känd som Jungfrun.

Byggdes för ett kvartssekel sedan av ett fransk-italienskt partnerskap, Jungfrudetektorn avslutade sin första omgång av observationer 2011 och genomgick sedan en uppgradering.

Advanced Virgo kom online i april i år, och gjorde sin första observation av gravitationsvågor den 14 augusti, markerar den fjärde sådana händelsen som forskare har observerat sedan 2015.

Jungfrun är mindre känslig än LIGO, men att ha tre detektorer hjälper forskare att komma in på området i universum där en kosmisk händelse äger rum, och mäta avståndet med större noggrannhet.

"Ett mindre sökområde möjliggör uppföljningsobservationer med teleskop och satelliter för kosmiska händelser som producerar gravitationsvågor och emissioner av ljus, som kollision av neutronstjärnor, " sa Georgia Tech professor Laura Cadonati.

Hur de fungerar

Dessa enorma laserinterferometrar - var och en ca 2,5 miles (fyra kilometer) långa - är begravda under marken för att möjliggöra de mest exakta mätningarna.

De L-formade instrumenten spårar gravitationsvågor med hjälp av laserljus och rymds fysik.

De förlitar sig inte på ljus på himlen som ett teleskop gör.

Snarare, de känner av vibrationerna i rymden, en fördel som gör att de kan avslöja egenskaperna hos svarta hål och neutronstjärnor.

"När en gravitationsvåg fortplantar sig genom rymden sträcker den ut rum-tid, " förklarade David Shoemaker, ledare för Advanced LIGO-projektet vid Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Detektorn, kortfattat, "är bara en stor anordning för att ändra påkänning i rymden till en elektrisk signal."

Ett sätt att föreställa sig krökningen av rum och tid är att föreställa sig en boll som faller på en studsmatta.

Studsmattan böjer sig först nedåt, sträcka tyget vertikalt och förkorta sidorna.

Sedan när bollen studsar uppåt igen, tygets horisontella rörelse expanderar igen.

Instrumentet fungerar som en givare, att ändra den stammen till förändringar i ljus – och sedan till en elektronisk signal så att forskare kan digitalisera den och analysera den.

"Ljuset från lasern måste färdas i ett vakuum så att det inte störs av alla luftfluktuationer, sade skomakare, noterar att LIGO innehåller det "största högvakuumsystemet i världen, "—mäter 1,2 meter (yards) gånger 2,5 miles (fyra kilometer) lång.

Detektorerna innehåller två mycket långa armar som innehåller optiska instrument för att böja ljus, och är placerade som bokstaven L.

Om en arm förkortas, och den andra förlänger, forskare vet att de ser en gravitationsvåg.

Läs mer: Vad är neutronstjärnor?

Läs mer: Gravitationsvågor:Varför bråket?

© 2017 AFP