I uger hvirvede rygter om, at videnskabsmænd havde opdaget tyngdekraftsbølger - bittesmå krusninger i rum og tid - af en ny type, der ikke er forbundet med kolliderende sorte huller. Og nu har vi modtaget den endelige bekræftelse af, at vi så lignende bølger produceret ved den voldsomme kollision af to massive superdense stjerner 100 millioner lysår fra Jorden.
Opdagelsen blev foretaget den 17. august af et globalt netværk af avancerede gravitationsbølgeinterferometre, bestående af to LIGO-detektorer i USA og deres europæiske fætter Jomfru i Italien. Opdagelsen er ekstremt vigtig, ikke mindst fordi den hjælper med at løse nogle af de største mysterier inden for astrofysik - inklusive årsagen til de lyse fakler, der er kendt som "gammastråle bursts" og måske endda oprindelsen af tunge elementer som guld.
Næste - i første person: Martin Hendry, professor i gravitationsastronomi og kosmologi ved University of Glasgow.
Som medlem af LIGO-forskningssamarbejdet glædede jeg mig så snart jeg så de rå data. Den næste periode var bestemt den mest intense og søvnløse, men også spændende, i to måneder af min karriere.
Meddelelsen kommer få uger efter, at tre forskere blev tildelt Nobelprisen i fysik for deres vigtige arbejde, der førte til opdagelsen af gravitationsbølger, der først blev annonceret i februar 2016. Siden da har detekteret tyngdekraftsbølger fra kolliderende sorte huller været tættere på os - fire lignende hændelser er blevet registreret. Men så vidt vi ved åbner kollisionen af sorte huller kun et vindue til universets mørke side. Vi kunne ikke fange lyset fra sådanne begivenheder med nogen instrumenter.
Men GW170817 - titlen på begivenheden den 17. august - ændrede alt. Fordi kilden til bølgerne denne gang var to "neutronstjerner" - utroligt tætte rester af stjerner på størrelse med en by, der hver vejer mere end solen. Disse stjerner skynder sig rundt i hinanden i gigantisk hastighed og flettes derefter sammen i en frygtelig kollision, som vi så, og forbløffende selve stoffets rum og tid.
Salgsfremmende video:
Løste gåder
Den rumkoncert var lige begyndelsen. Astronomer har længe mistænkt, at fusionen mellem to neutronstjerner kan være en overture for en kort gammastråle-udbrud - et kraftigt udbrud af gammastråler, der udsender mere energi i en brøkdel af et sekund, end solen gør på ti milliarder år. Vi har observeret gammastråler i årtier, men vi vidste ikke, hvad der forårsagede dem.
Dog kun 1,7 sekunder efter, at gravitationsbølger fra GW170817 ankom på Jorden, registrerede NASAs Fermi-satellit et kort burst af gammastråler i den samme himmelregion. LIGO og Jomfruen fandt en rygerpistol, og forbindelsen mellem neutronstjernekollisioner og korte udbrud af gammastråler blev endelig etableret.
En kombination af gravitationsbølger og gammastråleobservationer gjorde det muligt at bestemme placeringen af den kosmiske eksplosion med en nøjagtighed på op til 30 kvadratgrader af himlen - eller 100 gange større end fuldmånen. Dette tillod igen et helt batteri af astronomiske teleskoper, der var følsomme over for lys fra hele det elektromagnetiske spektrum, til at søge i denne lille plet af himmel på jagt efter eksplosionens efterglød. Og de fandt det - på bagsiden af den temmelig beskedne galakse NGC4993, i stjernebilledet Hydra.
I de følgende dage og uger så astronomer smerterne, mens gløderne fra eksplosionen blinkede og gik ud, smukt smeltede sammen til et billede, der beskrev det såkaldte "kilon". Det fødes, når materiale, der er rig på subatomære partikler - neutroner - fra den oprindelige fusion, skubbes ud med høj hastighed af en gammastråle. Alt dette kastes i det omgivende rum og fører til produktion af tunge radioaktive elementer.
De ustabile elementer forfalder derefter til en stabil tilstand med strålingsemission. Dette fører til kilonovas glød, som vi bekræftede ved at tegne et detaljeret kort. Vores observationer understøttede også teorien om, at de stabile slutprodukter fra disse reaktionskæder inkluderer en overflod af ædle metaller såsom guld og platin. Mens vi havde mistanke om, at neutronstjerner spillede en nøglerolle i at skabe disse elementer i rummet, synes denne hypotese nu meget mere overbevisende. Faktisk kunne kilonovaen, der dannede sig fra affaldet fra GW170817, producere guld lige så stort som hele Jorden - 1000 billioner tons.
Ved at observere kilonova “intimt” for første gang og se, hvor godt det passer ind i det udbredte astronomiske storyboard, der begyndte med en fusion af en neutronstjerne, har astronomer lavet et stort spring mod at forstå disse brutale kosmiske begivenheder.
Ideen om, at vi alle er lavet af stardust, er utroligt populær i den kulturelle bevidsthed - overalt, fra dokumentarer til sangtekster. Men det forbløffende koncept, at guldet i vores vielsesringe og Rolex-ure er lavet af neutronstardust er endnu mere interessant. Endnu mere spændende er det enorme potentiale, der åbnes i radikale nye tilgange til rumforskning.
Arbejder sammen - ved hjælp af instrumenter, der ikke kun fungerer på tværs af hele lysspektret, men også er følsomme over for tyngdekraftsbølger og endda neutrinoer - er astronomer klar til at åbne et helt nyt vindue ind i universet. For eksempel har de allerede brugt deres observationer til at foretage den første fælles måling af universets ekspansionshastighed ved hjælp af både gravitationsbølger og lys.
Nye resultater følger snart. Med denne eksplosion er en ny og spændende æra med multiplayer-astronomi lige begyndt.
Ilya Khel
