Quando duas estrelas de nêutrons colidiram em 17 de agosto, uma busca generalizada por radiação eletromagnética do evento levou a observações de luz do pós-luminescência da explosão, finalmente conectando um evento produtor de ondas gravitacionais com a astronomia convencional usando luz, de acordo com uma equipe internacional de astrônomos.

Detecções anteriores de ondas gravitacionais por LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) e Virgo, um observatório europeu com sede em Pisa, Itália, foram causados ​​por colisões de dois buracos negros. Geralmente, não se espera que as colisões de buracos negros resultem em emissões eletromagnéticas e nenhuma foi detectada.

"Um quadro completo de fusões de objetos compactos, Contudo, requer a detecção de uma contraparte eletromagnética, "o relatório dos pesquisadores online hoje (16 de outubro) em Ciência .

A detecção em 17 de agosto de uma onda gravitacional da colisão de duas estrelas de nêutrons por observatórios de ondas gravitacionais nos EUA e na Europa iniciou uma rápida cascata de observações por uma variedade de telescópios orbitais e terrestres em busca de uma contraparte eletromagnética.

Dois segundos após a detecção da onda gravitacional, o monitor Gamma Ray Burst na espaçonave Fermi da NASA detectou uma curta explosão de raios gama na área de origem da onda gravitacional.

Enquanto o Swift Gamma Ray Burst Explorer - um satélite da NASA em órbita baixa da Terra contendo três instrumentos - o Burst Alert Telescope, o telescópio de raios-X e o telescópio ultravioleta / óptico - podem ver um sexto do céu de cada vez, não viu a explosão de raios gama porque aquela parte do céu não era então visível para Swift. Penn State é responsável pelo Centro de Operações da Missão para Swift orbita a Terra a cada 96 minutos e pode manobrar para observar um alvo em apenas 90 segundos.

Uma vez que a equipe Swift soube a área apropriada para pesquisar, ele colocou os instrumentos do satélite em ação. O Swift é especialmente valioso neste tipo de evento porque pode se reposicionar em um alvo muito rapidamente. Nesse caso, o telescópio foi redirecionado aproximadamente 16 minutos após ser notificado pelo LIGO / Virgo, e começou a procurar uma contraparte eletromagnética.

Inicialmente, por causa das previsões de modelos teóricos, os pesquisadores pensaram que a radiação eletromagnética que veriam seria raios-X. É por isso que o NuSTAR da NASA, (Matriz de telescópio espectroscópico nuclear), que olha para os raios-X, também procurou no céu sinais eletromagnéticos. Nem o Swift nem o NuSTAR detectaram quaisquer raios-X.

"Para rajadas de raios gama, modelos prevêem que uma emissão de raios-X precoce seria vista, "disse Aaron Tohuvavohu, Assistente de operações científicas e de pesquisa Swift, Estado de Penn. "Mas não houve nenhum detectável a partir deste evento até 9 dias após a fusão."

Em vez de, Swift identificou um pós-luminescência ultravioleta que desaparecia rapidamente.

"A emissão UV inicial foi inesperada e muito emocionante, "Tohuvavohu acrescentou.

Explosões de raios gama aparecem como uma explosão direcional de energia de estrelas massivas em colapso. Qualquer tipo de detector deve estar dentro de um certo arco da explosão para vê-lo. O resplendor da explosão, no entanto, mais omnidirecional.

"Tudo o que pensamos que iria acontecer, não foi o que realmente aconteceu, "disse Jamie A Kennea, cabeça, Equipe de operações da Swift Science e professor associado de astronomia e astrofísica, Estado de Penn. "O próximo evento de fusão estrela de nêutron-estrela de nêutron pode ser muito diferente."

A combinação dos dados de localização das várias observações do evento apresentou uma boa estimativa de onde as duas estrelas estavam no universo.

“A Swift ladrilhou todo o campo na área identificada e não encontrou mais nada que pudesse ter causado a emissão, "disse Michael H. Siegel, professor associado de pesquisa e chefe da equipe do telescópio óptico ultravioleta, Estado de Penn. "Estamos confiantes de que esta é a contrapartida da onda gravitacional detectada que o LIGO viu."

A descoberta de Swift é espetacular porque está associada a um evento de onda gravitacional que a torna uma fusão genuína de duas estrelas de nêutrons, disse Peter Mészáros, Eberly Chair of Astronomy and Astrophysics e professor de física, Estado de Penn, que estudou intensamente as explosões de raios gama e as ondas gravitacionais.

"O que é surpreendente é que agora temos apenas emissões ópticas, mas não de raios-X, "disse Mészáros." Normalmente, uma fusão estrela de nêutron-estrela de nêutron deve ter raios-X por um longo tempo com as emissões ópticas diminuindo relativamente mais rápido. A única coisa que se pode inferir disso, com base nos modelos que eu e outros desenvolvemos, é que o feixe de raios-X é mais estreito e não é direcionado diretamente para nós. "

Nesse caso, a fusão teria produzido raios-X, mas eles teriam sido apontados em uma direção longe da Terra, evitando que o Swift e o NuSTAR detectem as emissões iniciais de raios-X.

Mészáros observa que as ondas gravitacionais pareciam vir de objetos menores em massa do que buracos negros, que apontava para estrelas de nêutrons, e que as emissões eletromagnéticas separadamente correlacionadas ao evento fornecem duas maneiras de mostrar a prova positiva de que esta é uma fusão de estrelas de nêutrons.

A colisão estrela de nêutron-estrela de nêutron ocorreu a 130 milhões de anos-luz de distância em outra galáxia. Um ano-luz é a distância que a luz pode percorrer em um ano, que é quase 6 trilhões de milhas.

De acordo com os pesquisadores, este evento foi próximo ao nosso sistema solar pelos padrões astronômicos. As colisões buraco negro-buraco negro detectadas originalmente pelo LIGO, em contraste, estavam bilhões de anos-luz de distância.

"Uma colisão de estrela de nêutron-estrela de nêutron era nossa melhor esperança para uma assinatura eletromagnética, "disse Kennea." Mas ainda é surpreendente que tenhamos um em nossa primeira colisão estrela de nêutron-estrela de nêutron. "