I august 2017 opdagede Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) bølger, som antages at være forårsaget af en neutronstjernefusion. Denne "kilonova" -begivenhed, kendt som GW170817, var den første astronomiske begivenhed, der blev fundet i både gravitations- og elektromagnetiske bølger - inklusive synligt lys, gammastråler, røntgenstråler og radiobølger.
I de måneder, der fulgte efter fusionen, har kredsløb og jordbaserede teleskoper rundt om i verden observeret GW170817 for at se, hvad der er resultatet af det. Ifølge en ny undersøgelse fra et internationalt team af astronomer producerede fusionen en smal stråle af materiale, der gik vej ind i det interstellare rum med hastigheder, der nærmer sig lysets hastighed.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund, med titlen "Superluminal bevægelse af en relativistisk jet i neutronstjernefusionen GW170817", dukkede for nylig op i tidsskriftet Natur. Undersøgelsen blev ledet af Kunal Mooley, en Jansky-stipendiat ved Caltech og National Radio Astronomy Observatory (NRAO); Adam Deller fra OzGrav og Swinburne Univeristy's Center for Astrophysics and Supercomputing; og Ore Gottlieb, en ph.d.-studerende fra Tel Aviv University.
De blev sammensat af medlemmer fra NRAO, Californien Institut for Teknologi (Caltech), Onsala Space Observatory, Det hebraiske universitet i Jerusalem, Texas Tech University og Princeton University. Af hensyn til deres undersøgelse kombinerede teamet data fra NSF's Very Long Baseline Array (VLBA), Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) og Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT).
Ved hjælp af disse data var de i stand til at løse et langvarigt mysterium om fusionen, som var, om det havde produceret en stråle af materiale, der strømmer fra dets poler. Forskere har mistanke om, at dette var tilfældet, fordi sådanne jetfly er forpligtet til at producere gammastråle-bursts, som menes at være forårsaget af fusionen af neutronstjernepar.
Efter at have observeret objektet 75 dage efter fusionen og derefter igen efter 230 dage, opdagede teamet, at et område med radioemission fra fusionen var bevæget sig i utrolige hastigheder. Disse observationer kunne kun forklares ved tilstedeværelsen af en stærk jet. Som Dr. Mooley forklarede i en NRAO-pressemeddelelse:
”Vi målte en tilsyneladende bevægelse, der er fire gange hurtigere end lys. Denne illusion, kaldet superluminal bevægelse, resulterer, når jetstrålen peges næsten mod Jorden og materialet i jetjet bevæger sig tæt på lysets hastighed. ”
”Baseret på vores analyse er denne jet sandsynligvis meget smal, højst 5 grader bred og blev kun peget 20 grader væk fra jordens retning,” tilføjede Adam Deller. ”Men for at matche vores observationer skal materialet i jet jet også sprænge udad med over 97 procent af lysets hastighed.”
Fra disse nye data fremkom et nyt scenario, der forklarer, hvad der skete efter kilonova-begivenheden. I det væsentlige forårsagede fusionen en eksplosion, der fremdrev et sfærisk skald af affald udad. I mellemtiden kollapsede de fusionerede neutronstjerner for at danne et sort hul, der begyndte at trække materiale mod det. Dette resulterede i, at materiale faldt ned i en hurtigt roterende disk omkring det sorte hul, der genererede et par jetfly, der skyder udad fra dets stænger.
Som Gregg Hallinan fra Caltech påpegede, var placeringen af jetflyene meget heldige. ”Vi var heldige som kunne observere denne begivenhed, for hvis jet'en var blevet peget langt længere væk fra Jorden, ville radioemissionen have været for svag til at vi kunne opdage,” sagde han.
Data fra disse seneste observationer viste også, at jetjet interagerede med affaldsskallen, der dannede en "kokon" af materiale, der ekspanderer udad langsommere end jetflyene. Dette var med til at løse et andet mysterium, som var, hvorvidt radiokilder, der blev opdaget, var resultatet af interaktion med kokonen eller kom fra materialestrålen. Som Ore Gottlieb forklarede:
”Vores fortolkning er, at kokonen dominerede radioemissionen indtil ca. 60 dage efter fusionen, og på senere tidspunkter var emissionen jetdomineret.”
Ifølge forskerteamet styrker denne undersøgelse teorien om, at der er en forbindelse mellem neutronstjernefusioner og kortvarige gammastråler. Det demonstrerede også, at jetfly skal peges relativt tæt på Jorden for at disse bursts kan detekteres af vores observatorier. Som Mooley forklarede:
”Vores undersøgelse viser, at det at kombinere observationer fra VLBA, VLA og GBT er et kraftfuldt middel til at studere jetfly og fysik, der er forbundet med tyngdepunktbølgebegivenheder.”
Derudover giver observationer af disse jetfly - der blev foretaget i radiodelen af spektret - nye og fascinerende indsigt i dette astronomiske fænomen. I sidste ende er dette bare den seneste overraskelse, som GW170817 har givet astronomer, siden den først blev opdaget.
