Pierwsze obserwacje optycznego odpowiednika źródła fal grawitacyjnych

Kilonowa w NGC4993

16 października 2017 roku doniesiono o pierwszych obserwacjach źródła fali grawitacyjnej w szerokim zakresie fal elektromagnetycznych, w tym w dziedzinie optycznej. Do rejestracji tego zjawiska doszło 17 sierpnia tego roku, już w czasie, gdy do obserwacji detektorów LIGO dołączyło europejskie obserwatorium fal grawitacyjnych VIRGO. Dzięki układowi trzech niezależnych detektorów, udało się dokonać skutecznej triangulacji, czyli wyznaczenia kierunku, z którego nadbiegła do nas fala grawitacyjna. Obszar poszukiwań zawężono do zaledwie 30 stopni kwadratowych na niebie południowym. Ledwie dwie sekundy po nadejściu fali grawitacyjnej teleskopy promieniowania γ, Fermi i Integral, zarejestrowały krótki błysk γ z tego samego kierunku. Tej samej nocy rozpoczęto przeszukiwanie wskazanego obszaru nieba przy pomocy wielu teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego. W poszukiwaniach wzięły udział teleskopy VISTA i VST na górze Paranal, włoski Rapid Eye Mount w La Silla, LCO w Las Cumbres, a także amerykański DECam na Cerro Tololo. Pierwszymi, które dostrzegły źródło były amerykański teleskop Swope w Las Campanas oraz VISTA. Znajdowało się ono w obszarze galaktyki soczewkowatej NGC 4993. Nieco później źródło dostrzegły dwa teleskopy hawajskie, PanSTARRS i Subaru.

Charakter przebiegu fali grawitacyjnej sugerował tym razem, że pochodziła ona nie z połączenia się dwóch czarnych dziur, ale z połączenia się dwóch gwiazd neutronowych. Analiza obserwacji w wielu zakresach widma (od promieniowania γ do podczerwieni) pokazała, że zjawisko to miało moc promieniowania pośrednią między nowymi a supernowymi. Tempo spadku jasności oraz zmiany widma pozwoliły zidentyfikować to zjawisko z zasugerowaną teoretycznie w 2010 roku kategorią "kilonowych". Przypuszczano, że w takich zjawiskach tworzone są cięższe od żelaza stabilne pierwiastki występujące we Wszechświecie. Obserwacje zanikającej poświaty są zgodne z przewidywaniami ich powstawania w wyniku procesu r (rapid neutron capture). W widmach poświaty dostrzeżono linie pochodzące od cezu i telluru.

Jednym z najciekawszych aspektów tych obserwacji jest potwierdzenie hipotezy Li i Paczyńskiego z 1998 roku, sugerujących że krótkie błyski γ można kojarzyć ze zderzeniami dwóch gwiazd neutronowych. Błyski γ przez bardzo wiele lat były trudnymi do wyjaśnienia zjawiskami. Obserwacyjnie rozdzielają się na dwie kategorie, błysków długich i krótkich. Długie błyski γ w 2003 roku zidentyfikowano z ekstremalnie silnymi supernowymi, niejasne zaś było pochodzenie krótkich błysków. Obecne odkrycie jest więc obserwacyjnym potwierdzeniem tej teorii.