Den spektakulära sammanslagning av två neutronstjärnor som genererade gravitationsvågor som tillkännagavs i höstas gjorde sannolikt något annat:födde ett svart hål. Detta nyligen skapade svarta hål skulle vara det svarta hålet med den lägsta massan som någonsin hittats.

En ny studie analyserade data från NASA:s Chandra X-ray Observatory tagna under dagarna, Veckor, och månader efter upptäckten av gravitationsvågor av Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) och gammastrålar av NASA:s Fermi-uppdrag den 17 augusti, 2017.

Medan nästan alla teleskop till professionella astronomers förfogande observerade denna källa, officiellt känd som GW170817, Röntgenstrålar från Chandra är avgörande för att förstå vad som hände efter att de två neutronstjärnorna kolliderade.

Från LIGO-data har astronomer en god uppskattning att massan av objektet som härrör från neutronstjärnans sammanslagning är cirka 2,7 gånger solens massa. Detta sätter den på en styv lina av identitet, antyder att det antingen är den mest massiva neutronstjärnan som någonsin hittats eller det svarta hålet med lägsta massa som någonsin hittats. De tidigare rekordhållarna för de senare är inte mindre än cirka fyra eller fem gånger solens massa.

"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."

Chandra-observationerna är talande, inte bara för vad de avslöjade, men också för vad de inte gjorde. Om neutronstjärnorna gick samman och bildade en tyngre neutronstjärna, då skulle astronomer förvänta sig att den snurrar snabbt och genererar ett mycket starkt magnetfält. Detta, i tur och ordning, skulle ha skapat en expanderande bubbla av högenergipartiklar som skulle resultera i ljusa röntgenstrålning. Istället, Chandra-data visar nivåer av röntgenstrålar som är en faktor några till flera hundra gånger lägre än förväntat för en snabbt snurrande, sammansmält neutronstjärna och den tillhörande bubblan av högenergipartiklar, antyder att ett svart hål troligen har bildats istället.

Om det bekräftas, detta resultat visar att ett recept för att göra ett svart hål ibland kan vara komplicerat. I fallet med GW170817, det skulle ha krävt två supernovaexplosioner som lämnade efter sig två neutronstjärnor i en tillräckligt snäv omloppsbana för att gravitationsvågstrålning skulle föra samman neutronstjärnorna.

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

En Chandra-observation två till tre dagar efter händelsen misslyckades med att upptäcka en källa, men efterföljande observationer 9, 15 och 16 dagar efter händelsen, resulterade i upptäckter. Källan gick bakom solen strax efter, men ytterligare ljusning sågs i Chandra-observationer cirka 110 dagar efter händelsen, följt av jämförbar röntgenintensitet efter cirka 160 dagar.

Genom att jämföra Chandra-observationerna med de från NSF:s Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), Pooley och medarbetare förklarar den observerade röntgenstrålningen som att den helt och hållet beror på chockvågen - besläktad med en ljudboom från ett överljudsplan - från sammanslagningen som slog in i omgivande gas. Det finns inga tecken på röntgenstrålar från en neutronstjärna.

Påståendena från Pooleys team kan testas genom framtida röntgen- och radioobservationer. Om kvarlevan visar sig vara en neutronstjärna med ett starkt magnetfält, då borde källan bli mycket ljusare vid röntgen- och radiovåglängder inom ungefär ett par år när bubblan av högenergipartiklar kommer ikapp den inbromsande chockvågen. Om det verkligen är ett svart hål, astronomer förväntar sig att den kommer att fortsätta att bli svagare, vilket nyligen har observerats när chockvågen försvagas.

"GW170817 är den astronomiska händelsen som fortsätter att ge, " sa J. Craig Wheeler, en medförfattare på studien också från University of Texas. "Vi lär oss så mycket om astrofysiken för de tätaste kända föremålen från denna ena händelse."

Om uppföljande observationer visar att en tung neutronstjärna har överlevt, En sådan upptäckt skulle utmana teorier för neutronstjärnornas struktur och hur massiva de kan bli.

"I början av min karriär, astronomer kunde bara observera neutronstjärnor och svarta hål i vår egen galax, och nu observerar vi dessa exotiska stjärnor över hela kosmos, " sa medförfattaren Bruce Gossan vid University of California i Berkeley. "Vilken spännande tid att vara vid liv, att se instrument som LIGO och Chandra som visar oss så många spännande saker som naturen har att erbjuda."