Il 17 agosto 2017, gli scienziati hanno fatto la storia con la prima osservazione diretta di una fusione tra due stelle di neutroni. È stato il primo evento cosmico rilevato sia nelle onde gravitazionali che nell'intero spettro della luce, dai raggi gamma alle emissioni radio.

L'impatto ha anche creato una kilonova, un'esplosione turbo che ha forgiato istantaneamente oro e platino per diverse centinaia di pianeti. Le osservazioni hanno fornito la prima prova convincente che le kilonovae producono grandi quantità di metalli pesanti, una scoperta a lungo prevista dalla teoria. Gli astronomi sospettano che tutto l'oro e il platino sulla Terra si siano formati come risultato di antiche kilonovae create durante le collisioni di stelle di neutroni.

Sulla base dei dati dell'evento 2017, individuato per la prima volta dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), gli astronomi hanno iniziato a modificare le loro ipotesi su come una kilonova dovrebbe apparire agli osservatori terrestri. Un team guidato da Eleonora Troja, un ricercatore associato presso il Dipartimento di Astronomia dell'Università del Maryland, ha riesaminato i dati di un lampo di raggi gamma individuato nell'agosto 2016 e ha trovato nuove prove per una kilonova che è passata inosservata durante le osservazioni iniziali.

L'Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA ha iniziato a seguire l'evento del 2016, denominato GRB160821B, minuti dopo che è stato rilevato. La cattura anticipata ha permesso al team di ricerca di raccogliere nuove intuizioni che mancavano dalle osservazioni della kilonova dell'evento LIGO, che non è iniziata fino a quasi 12 ore dopo la collisione iniziale. Troja e i suoi colleghi hanno riportato queste nuove scoperte sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society il 27 agosto 2019.

"L'evento del 2016 è stato molto emozionante all'inizio. Era vicino e visibile con tutti i principali telescopi, compreso il telescopio spaziale Hubble della NASA. Ma non corrispondeva alle nostre previsioni:ci aspettavamo di vedere l'emissione infrarossa diventare sempre più luminosa nell'arco di diverse settimane, " disse Troia, che ha anche un appuntamento al Goddard Space Flight Center della NASA. "Dieci giorni dopo l'evento, non restava quasi nessun segnale. Siamo rimasti tutti così delusi. Quindi, un anno dopo, è successo l'evento LIGO. Abbiamo esaminato i nostri vecchi dati con occhi nuovi e ci siamo resi conto di aver effettivamente catturato una kilonova nel 2016. Era una corrispondenza quasi perfetta. I dati a infrarossi per entrambi gli eventi hanno luminosità simili e esattamente la stessa scala temporale".

Le somiglianze tra i due eventi suggeriscono che anche la kilonova del 2016 sia il risultato della fusione di due stelle di neutroni. Kilonovae può anche derivare dalla fusione di un buco nero e una stella di neutroni, ma non è noto se un tale evento produrrebbe una firma diversa ai raggi X, infrarossi, osservazioni radio e ottiche.

Secondo Troia, le informazioni raccolte dall'evento 2016 non contengono tanti dettagli quanto le osservazioni dell'evento LIGO. Ma la copertura di quelle prime ore, mancanti dalla registrazione dell'evento LIGO, ha rivelato nuove importanti intuizioni sulle prime fasi di una kilonova. Per esempio, il team ha dato il primo sguardo al nuovo oggetto rimasto dopo la collisione, che non era visibile nei dati dell'evento LIGO.

"Il resto potrebbe essere un altamente magnetizzato, stella di neutroni ipermassiccia nota come magnetar, che è sopravvissuto alla collisione e poi è crollato in un buco nero, " disse Geoffrey Ryan, un Postdoctoral Fellow del Premio Joint Space-Science Institute (JSI) presso il Dipartimento di Astronomia dell'UMD e coautore del documento di ricerca. "Questo è interessante, perché la teoria suggerisce che una magnetar dovrebbe rallentare o addirittura fermare la produzione di metalli pesanti, che è la fonte ultima della firma della luce infrarossa di una kilonova. La nostra analisi suggerisce che i metalli pesanti sono in qualche modo in grado di sfuggire all'influenza dell'estinzione dell'oggetto residuo".

Troja e i suoi colleghi intendono applicare le lezioni apprese per rivalutare gli eventi passati, migliorando anche il loro approccio alle osservazioni future. Un certo numero di eventi candidati sono stati identificati con osservazioni di luce ottica, ma Troja è più interessato agli eventi con una forte firma di luce infrarossa, l'indicatore rivelatore della produzione di metalli pesanti.

"Il segnale infrarosso molto luminoso di questo evento lo rende probabilmente la kilonova più chiara che abbiamo osservato nell'universo distante, " Ha detto Troja. "Sono molto interessato a come cambiano le proprietà della kilonova con diversi progenitori e resti finali. Mentre osserviamo più di questi eventi, potremmo apprendere che ci sono molti tipi diversi di kilonovae tutti nella stessa famiglia, come nel caso dei molti diversi tipi di supernova. È così eccitante plasmare la nostra conoscenza in tempo reale".