L'astrofisico Chris Fryer si stava godendo una serata con gli amici il 25 agosto, 2017, quando ha ricevuto la notizia di un rilevamento di onde gravitazionali da parte di LIGO, l'Osservatorio delle onde gravitazionali dell'interferometro laser. L'evento sembrava essere una fusione di due stelle di neutroni, una specialità del team di astrofisici del Los Alamos National Laboratory guidato da Fryer. Mentre il lontano cataclisma cosmico si dispiegava, nuovi dati osservativi si stavano riversando dall'osservazione:solo il quinto pubblicato da quando l'osservatorio ha iniziato a funzionare quasi due anni fa.

"Appena ho sentito la notizia, Sapevo che la comprensione di tutte le implicazioni avrebbe richiesto il contributo di un ampio, insieme multidisciplinare di scienziati, " ha detto Friggitrice, che guida il Centro di Astrofisica Teorica di Los Alamos. I colleghi di Friggitrice, Ryan Wollaeger e Oleg Korobkin, ha delineato una serie di calcoli sul trasporto di radiazioni e ha avuto la priorità sui supercomputer di Los Alamos per eseguirli. "In poche ore, eravamo operativi".

Presto scoprirono che i dati di LIGO mostravano più massa espulsa dalla fusione di quanto le simulazioni spiegassero. Altri ricercatori di Los Alamos hanno iniziato a elaborare i dati da una varietà di telescopi che catturano ottiche, ultravioletto, raggi X, e segnali di raggi gamma agli osservatori di tutto il mondo (e nello spazio) che erano stati tutti rapidamente diretti alla posizione generale della scoperta di LIGO.

I teorici hanno modificato i loro modelli e, con loro gioia, i nuovi dati LIGO hanno confermato che gli elementi pesanti oltre il ferro sono stati formati dal processo r (processo rapido) nella fusione delle stelle di neutroni. L'osservazione delle onde gravitazionali stava avendo un grande impatto sulla teoria.

Hanno anche subito notato che, entro pochi secondi dal tempo delle onde gravitazionali, la sonda Fermi ha riportato un'esplosione di raggi gamma dalla stessa parte del cielo. Questa è la prima volta che una sorgente di onde gravitazionali viene rilevata in altro modo. Conferma la previsione di Einstein che le onde gravitazionali viaggiano alla stessa velocità dei raggi gamma:la velocità della luce.

Quando le stelle di neutroni si scontrano

L'emissione dell'onda gravitazionale e la relativa esplosione elettromagnetica provenivano dalla fusione di due stelle di neutroni in una galassia chiamata NGC 4993, a circa 130 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dell'Idra. Le stelle di neutroni sono i resti frantumati di stelle massicce che un tempo esplodevano in tremende esplosioni note come supernova.

Con masse del 10 e del 20 percento superiori a quelle del sole e un'impronta grande quanto Washington, DC, le stelle di neutroni giravano l'una intorno all'altra verso la loro scomparsa, girando centinaia di volte al secondo. Mentre si avvicinavano come una pattinatrice sul ghiaccio che gira tra le sue braccia, la loro reciproca attrazione gravitazionale ha fatto a pezzi le stelle in un lampo ad alta energia chiamato breve lampo di raggi gamma ed ha emesso il segnale rivelatore dell'onda gravitazionale. Sebbene sia stato a lungo teorizzato che brevi lampi di raggi gamma vengano prodotti attraverso fusioni di stelle di neutroni, questo evento, con osservazioni sia di raggi gamma che di onde gravitazionali, fornisce la prima prova definitiva.

Con l'interdisciplinarietà di Los Alamos, competenza multiscientifica, il team di Los Alamos era preparato e pronto per un evento del genere. Il ricercatore di laboratorio Oleg Korobkin è l'autore principale della teoria in un articolo pubblicato ieri su Science, mentre Ryan Wollaeger del Lab è il secondo autore di teoria su un documento pubblicato ieri in Natura .

Al di là di quel lavoro di teoria, anche se, Gli scienziati di Los Alamos sono stati impegnati in una vasta gamma di osservazioni, astronomia, e attività di analisi dei dati a sostegno della scoperta della stella di neutroni LIGO. Poiché la missione principale del Laboratorio è incentrata sulle scorte nucleari della nazione, Los Alamos mantiene una profonda esperienza nella fisica nucleare e nella sua cugina astrofisica, la fisica del trasporto delle radiazioni, analisi dei dati, e i codici informatici che eseguono enormi simulazioni nucleari su supercomputer leader a livello mondiale. In altre parole, il Laboratorio è un partner logico per estendere le scoperte di LIGO in teorie e modelli e per confermare le conclusioni su ciò che scopre l'osservatorio.