Två år sedan, forskare från Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) upptäckte gravitationsvågor för första gången, bevisar Einsteins relativitetsteori och hans förutsägelse om deras existens. Vågorna utlöstes av att två svarta hål kolliderade.

Den 17 augusti, 2017, LIGO och den fransk-italienska Virgo-detektorn observerade en helt ny klass av gravitationsvågssignal:en sammanslagning av binär neutronstjärna. Denna sammanslagning och dess efterglödning studerades av teleskop som spänner över hela det elektromagnetiska spektrumet från gammastrålning till radiovågor.

Av grundläggande intresse för både fysiker och astronomer, gravitationsvågsobservationer har inlett en ny era av vetenskap. Faktiskt, så många vetenskapliga artiklar om neutronstjärnans sammanslagning publicerades på en dag att forskare skapade ett onlineindex för att hålla reda på dem.

Nu, mindre än två månader efter den första upptäckten av kolliderande neutronstjärnor, UC Santa Barbara's Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) sammankallade ett program för snabba svar för forskare från hela världen, stöds direkt av Kavli Foundation. Mer än 75 fysiker och astronomer diskuterade astrofysiken i neutronstjärnans sammanslagning och lyssnade på dussintals presentationer som fördjupade sig i detaljerna i den senaste spelbytande händelsen.

"Avsikten med" GW170817:The First Double Neutron Star Merger "är att bredda medvetenheten om resultaten från det omfattande samarbetet som gjorde dessa spännande upptäckter, "sa KITP -direktören Lars Bildsten." KITP ger en plats för intresserade forskare att inte bara ta in den stora mängden data som genereras av den senaste händelsen utan också för att driva tolkningar av den informationen. "

Gravitationsvågssignalen från augusti producerade den första avståndsmätningen till en närliggande galax från sammanslagningen av två neutronstjärnor och undersökte ekvationen av materia-tillstånd vid superkärniga densiteter. Andra studieområden kom också fram från överflödet av gravitationsvåg- och elektromagnetiska data, inklusive bildandet av tunga element samt gammastrålningssprängning och andra elektromagnetiska signaler som följde neutronstjärnans sammanslagning.

Det kosmiska ursprunget för grundämnen som är tyngre än järn har varit föremål för mycket debatt. Även om teoretiska modeller visar att materia som utvisas i en neutronstjärnfusion kan bildas till guld och platina i en process som kallas snabb neutronfångst (r-process) nukleosyntes, denna senaste händelse ger gedigen direkt observation.

"I åratal, människor har försökt studera hur de tyngsta elementen bildades genom att titta på spårfossila rester av dessa element i solen eller i meteoriter, "förklarade UC Berkeley astrofysiker Daniel Kasen, en koordinator för KITP -programmet. "Till sist, med denna händelse hade vi det rena provet av tunga element som matades ut från neutronstjärnans sammanslagning och vi kunde undersöka det direkt, observationsmässigt, genom att titta på ljuset från det radioaktiva skenet från de tunga elementen. "

Under ett antal år har fysiker och astronomer - av vilka många deltog i ett längre KITP -program om ett liknande ämne 2012 - har modellerat hur en sammanslagning av en dubbel neutronstjärna skulle se ut. Det visar sig att många modeller av dessa extremt komplicerade fenomen var otroligt korrekta.

"Gravitationsvågorna berättade för oss att dessa var neutronstjärnor och de elektromagnetiska observationerna berättade om spektrumet av det radioaktiva sönderfallet som producerar r-processelement, "sa Duncan Brown, Charles Brightman begav professor i fysik vid Syracuse University och huvudkoordinator för KITP:s snabbresponsprogram. "Du sätter ihop dessa två och de kompletterar vår kunskap om det periodiska systemets ursprung."

Ett annat hett ämne för programmet var den elektromagnetiska motsvarigheten till neutronstjärnans sammanslagning. Gammastrålningen sprang gravitationsvågorna 130 miljoner ljusår genom universum för att observeras på jorden med bara två sekunders mellanrum. Detta visade att sammanslagningar av neutronstjärnor är det efterlängtade ursprunget för gammastrålningsutbrott. Det visade också att för extremt hög noggrannhet är gravitationens hastighet och ljusets hastighet densamma, som, enligt Brown, utesluter en stor klass av modifierade gravitationsteorier.

"Det som har förvånat mig är diskussionerna om de möjliga mekanismerna för gammastrålningsutbrott, "Brown sa." I gravitationsvågs astronomi, teorin har gått 50 år före observationerna, Den elektromagnetiska sidan är tvärtom. observationerna ligger 50 år före teorin. Det ska bli intressant att se hur detta utvecklas. "

Fysiker och astronomer kommer att få ytterligare en chans att utforska gravitationsvågsvetenskap i ett framtida KITP-program planerat för 2019. "The New Era of Gravitational-Wave Physics and Astrophysics" kommer att samla en bred grupp experter för att diskutera astrofysik och grundläggande fysik som kan läras av de observationer som var tillgängliga vid den tiden, som förhoppningsvis kommer att bli betydande.

LIGO och Virgo uppdaterar sina instrument med hopp om att när de kommer tillbaka online hösten 2018 med ökad känslighet, deras ansträngningar kommer att ge ytterligare observationer av gravitationsvågssignaler, kanske från andra källor.

"De kommer inte att vara desamma i massor eller snurr och kanske kommer vi att se ett svart hål och en neutronstjärna kollidera med varandra, "Brown sa." Detta är egentligen bara början på ett globalt försök att använda dessa kollisioner för att studera grundläggande fysik, astrofysik och stjärnutveckling. "