Kolliderande neutronstjärnor ger gravitationsvågor, ljus och guld

Den 17 augusti i år upptäcktes gravitationsvågor från två kolliderande neutronstjärnor för första gången. Inom några timmar hade astronomer runt om i världen hittat källan till utbrottet i en galax 130 miljoner ljusår bort. Idag släpps ett flertal vetenskapliga artiklar om denna banbrytande upptäckt. Astronomer och fysiker vid Stockholms universitet har deltagit i ett antal av dessa studier.

Observatorierna LIGO i USA och Virgo i Italien var de som stod bakom upptäckten av gravitationsvågorna i augusti. Det är också för det avgörande bidraget till LIGO-detektorn och upptäckten av gravitationsvågor som årets Nobelpris i fysik delas ut. Nu kommer nästa stora nyhet:

Den 17 augusti observerade detektorn gravitationsvågor från två kolliderande neutronstjärnor.Snabbt kunde även den optiska motsvarigheten hittas, i en närbelägen galax bara 130 miljoner ljusår bort. Det är första gången man kan observera ett himlafenomen i både gravitationsvågor och elektromagnetisk strålning.

Ett tiotal forskare från Oskar Klein Centrum vid Stockholms universitet har medverkat i studien.
– Först trodde jag nog att det var en vanlig supernova vi tittade på. Men snart blev vi varse att det handlade om något mycket mer spännande, berättar Jesper Sollerman, professor i astronomi vid Institutionen för astronomi, Stockholms universitet.

Tillsammans med bland annat forskare från Fysikum och Institutionen för astronomi, är han en av medförfattarna till en övergripande artikel om den elektromagnetiska studien av neutronstjärnorna. Artikeln publiceras idag i tidskriften Science.

Medförfattaren Stephan Rosswog medverkar även i flera andra artiklar och leder en egen studie med inriktning på grundämnesbildningen från dessa processer, som han modellerat under många år.
– Så vitt jag kan se så stämmer mina gamla beräkningar om att ämnen som exempelvis guld faktiskt bildas när neutronstjärnor kolliderar. Det här är det bevis jag väntat på i över 20 år, säger Stephan Rosswog.

Med teleskop i Chile har Jesper Sollerman tillsammans med flera andra forskare också kunnat följa hur ljuset från neutronstjärnekrocken falnade och blev allt rödare. De observationerna publiceras nu i tidskriften Nature.

Upptäckten knyter samman studier av gravitationsvågor, elektromagnetisk strålning och grundämnesbildning. Dessutom var stockholmsforskare inblandade i letandet efter neutriner från samma källa.

Nu har forskarna vid Oskar Klein Centrum snart färdigställt sin nya kamera på Palomar-observatoriet i Kalifornien.
– Det blir ett av de effektivaste teleskopen för att finna framtida neutronstjärnekrockar när LIGO/Virgo börjar observera igen efter sommaren, säger Jesper Sollerman.

Referenser:
Artikeln ”Illuminating Gravitational Waves: A Concordant Picture of Photons from a Neutron Star Merger” publiceras i tidskriften Science. Studien har letts av Mansi Kasliwal, California Institute of Technology (CalTech), och inkluderar stockholmsforskarna postdoktor Uli Feindt och professor Ariel Goobar, Fysikum, och professorerna Stephan Rosswog och Jesper Sollerman, Institutionen för astronomi. Forskningen har ägt rum inom ramen för det så kallade GROWTH-projektet. 

Artikeln ”A kilonova as the electromagnetic counterpart to a gravitational-wave source” publiceras i tidskriften Nature. Studien har letts av Stephen Smartt från Queens University, Belfast, och inkluderar postdoktorerna Cristina Barbarino, Mattia Bulla, Francesco Taddia och professor Jesper Sollerman, Stockholms universitet. Forskningen har ägt rum inom ramen för ePESSTO. 

Kontakt:
Ariel Goobar, professor i experimentell astropartikelfysik, ariel@fysik.su.se, 08-553 786 59 (GREAT och GROWTH)

Chad Finley, universitetslektor, Fysikum, chad@fysik.su.se, 08-553 787 57
(Neutriner och IceCube) 

Stephan Rosswog, professor, Institutionen för astronomi, stephan.rosswog@astro.su.se, 08-553 785 29
Jesper Sollerman, professor, Institutionen för astronomi, jesper@astro.su.se, 08-553 785 54

Filmer från Stockholms universitet:
Kolliderande neutronstjärnor - svensk text

Kolliderande neutronstjärnor - engelsk text

Filmerna går att ladda ner här.

Film från California Institute of Technology:
Collision of two neutron stars

Mer information:

Read the article in English: “Merging neutron stars detected in gravitation waves and electromagnetic radiation“

Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH)

Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (PESSTO)