Graf som visar datapunkter från LIGO gravitationsvågobservatoriet, plotta frekvens mot tid. GW170817-kvittret i gravitationsvågor som produceras av sammansmältningen av två neutronstjärnor är tydligt synligt som en sekvens av prickar i en stigande kurva. Efter deras sammanslagning, gravitationsvågens frekvens minskar i flera sekunder (se linjen från 1843 till 1847 sekunder), indikerar ett sammanfogat objekt med en minskande snurrhastighet. Van Putten och hans team beräknar att chansen att detta är ett falskt resultat är runt 1 på 40, 000. Kredit:LIGO / M.H.P.M van Putten &M. Della Valle
För första gången har astronomer upptäckt gravitationsvågor från en sammanslagen, hypermassiv neutronstjärna. Forskarna, Maurice van Putten från Sejong University i Sydkorea, och Massimo della Valle från Osservatorio Astronomico de Capodimonte i Italien, publicera sina resultat i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society : Brev .
Gravitationsvågor förutspåddes av Albert Einstein i hans General Relativity Theory 1915. Vågorna är störningar i rymdtiden som genereras av snabbt rörliga massor, som fortplantar sig från källan. När vågorna når jorden, de är otroligt svaga och deras upptäckt kräver extremt känslig utrustning. Det tog forskare fram till 2016 att tillkännage den första observationen av gravitationsvågor med hjälp av Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) detektor.
Sedan det avgörande resultatet, gravitationsvågor har upptäckts vid ytterligare sex tillfällen. En av dessa, GW170817, resultatet av sammanslagning av två stjärnrester som kallas neutronstjärnor. Dessa objekt bildas efter att stjärnor som är mycket mer massiva än solen exploderar som supernovor, lämnar efter sig en kärna av material packat till extraordinära tätheter.
Samtidigt som utbrottet av gravitationsvågor från sammanslagningen, observatorier detekterade utsläpp i gammastrålar, röntgenstrålar, ultraviolett, synligt ljus, infraröda och radiovågor – en oöverträffad observationskampanj som bekräftade källans plats och natur.
En graf som visar gammastrålning mot tiden, vars initiala topp är 1,7 sekunder efter den slutliga koalescensen av de två neutronstjärnorna. Denna korta gammastrålning varar i cirka tre sekunder under den period då gravitationsvågens frekvens minskar, visas i figur 1. Kredit:A.M. Goldstein et al. / M.H.P.M. van Putten &M. Della Valle
De första observationerna av GW170817 antydde att de två neutronstjärnorna slogs samman till ett svart hål, ett föremål med ett gravitationsfält så kraftfullt att inte ens ljus kan färdas tillräckligt snabbt för att undkomma dess grepp. Van Putten och della Valle gav sig iväg för att kontrollera detta, använder en ny teknik för att analysera data från LIGO och Virgo gravitationsvågsdetektorn placerad i Italien.
Deras detaljerade analys visar H1- och L1-detektorerna i LIGO, som är åtskilda av mer än 3, 000 kilometer, samtidigt plockade upp ett fallande "kvitter" som varade i cirka 5 sekunder. Betydligt nog, detta pip började mellan slutet av den första skuren av gravitationsvågor och en efterföljande skur av gammastrålar. Dess låga frekvens (mindre än 1 KHz, reducering till 49 Hz) föreslår att det sammanslagna objektet snurrade ner för att istället bli en större neutronstjärna, snarare än ett svart hål.
Det finns andra föremål som detta, med deras totala massa som matchar kända binära neutronstjärnepar. Men van Putten och della Valle har nu bekräftat sitt ursprung.
Van Putten kommenterar:"Vi befinner oss fortfarande väldigt mycket i gravitationsvågastronomis banbrytande era. Så det lönar sig att titta på data i detalj. För oss har detta verkligen lönat sig, och vi har kunnat bekräfta att två neutronstjärnor slogs samman för att bilda en större."
Gravitationsvåg astronomi, och ta fram data från varje upptäckt, kommer att ta ytterligare ett steg nästa år, när den japanska Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) kommer online.
