Op 7 maart 2023 registreerden astronomen een periodiek signaal binnen een gammastraaluitbarsting (GRB), specifiek GRB 230307A. Dit signaal, dat 160 milliseconden duurde, markeerde de geboorte van een magnetar – een extreem magnetische, snel roterende neutronenster. Deze directe observatie van de 'hartslag' van een pasgeboren ster is een primeur in de astronomie. Gammastraaluitbarstingen zijn de meest energieke gebeurtenissen in het universum en worden traditioneel ingedeeld in korte en lange uitbarstingen. GRB 230307A, met een duur van 200 seconden, vertoonde echter kenmerken die typisch zijn voor de samensmelting van neutronensterren. GRB 230307A was de op één na helderste gammastraaluitbarsting ooit waargenomen.
De ontdekking van het 909 Hz periodieke signaal was het resultaat van een samenwerking tussen de Universiteit van Hong Kong, de Universiteit van Nanjing en het Institute of High Energy Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen. Dit signaal wijst op de vorming van een 'milliseconde magnetar', een snel roterende neutronenster met een extreem sterk magnetisch veld. De identificatie van een magnetar als motor achter compacte stersamensmeltingen suggereert dat de toestandsvergelijking van neutronensterren relatief 'stijf' is, wat betekent dat ze goed bestand zijn tegen compressie. De associatie met een reguliere kilonova duidt erop dat de energie-injectie in het uitgestoten materiaal door de magnetar gematigd is.
Bovendien daagt de aanwezigheid van een magnetar-motor modellen uit die momenteel geen relativistische jet kunnen genereren vanuit pasgeboren magnetars. Deze gebeurtenis is de eerste simultane waarneming van een compacte stersamensmelting in röntgen- en gammastraling, wat waardevolle inzichten biedt in de fysica van gammastraaluitbarstingen en de vorming van magnetars. De samenwerking tussen GRB-monitoren en groothoek-röntgentelescopen, zoals de Einstein Probe, kan in de toekomst meer vergelijkbare gevallen detecteren, wat verdere informatie zal verschaffen over de GRB-fysica tijdens de prompt emissiefase.
De ontdekking werd op 8 november 2023 gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy, wat een mijlpaal markeert in de astrofysica en het duidelijkste bewijs tot nu toe levert dat magnetars sommige van de meest lumineuze explosies in het universum kunnen aandrijven. Dit onderzoek transformeert ons begrip van de meest extreme explosies in het heelal en toont aan dat pasgeboren magnetars compacte sterfusies kunnen overleven en als krachtige kosmische motoren kunnen fungeren. Dit opent een nieuwe grens in de multimessenger astronomie, die gammastraling, zwaartekrachtgolven en de fysica van compacte sterren met elkaar verbindt.
GRB 230307A toonde de aanwezigheid aan van zware chemische elementen, zoals telluur, wat duidt op de synthese van elementen die essentieel zijn voor het leven als gevolg van de samensmelting van neutronensterren. Onderzoekers gebruikten verschillende telescopen, waaronder de James Webb-ruimtetelescoop, het Neil Gehrels Swift-observatorium en de Fermi-gammastraaltelescoop, om deze gebeurtenis waar te nemen. Dit bevestigt dat botsingen van neutronensterren ideale 'snelkookpannen' zijn voor het creëren van zeldzame elementen die aanzienlijk zwaarder zijn dan ijzer.