Om eftermiddagen 17. august 2017 var astrofysikere fra mange forskellige lande så småt ved at pakke sammen og tage afsked.
Forskerne var samlet på Niels Bohr Institutet i København, hvor de havde deltaget i et seks uger langt seminar om astrofysik med tyngdebølgedetektioner.
Nu var det sidste dag af seminaret, Kavli Summer Program in Astrophysics 2017, som instituttets nye Niels Bohr-professor Enrico Ramirez-Ruiz havde stået i spidsen for.
Det havde været et spændende arrangement, hvor deltagerne havde fået diskuteret de seneste teorier for, hvordan tyngdebølger kan hjælpe astronomerne med at få en bedre forståelse af universets voldsomste begivenheder.
Men pludselig begyndte forskernes mobiltelefoner at bimle, og en spændt, begejstret stemning bredte sig.
Astrofysikerne fik at vide, at rumteleskoper havde registreret et gammaglimt, næsten samtidig med at tyngdebølgedetektorer havde opfanget tyngdebølger fra noget, der må have været to neutronstjerner, der kolliderede.
»Kan det virkelig passe?«
Det var nøjagtigt, hvad seminaret havde handlet om. Præcis, hvad de forsamlede astrofysikere havde gået og håbet på ville ske.
De fleste af dem havde dog regnet med, at der ville gå flere år, før en opdagelse som denne kom i hus.
Nogle havde ligefrem væddet om, hvornår de første tyngdebølger fra kolliderende neutronstjerner ville blive målt. Nu var væddemålene afgjort. Men forskerne turde næsten ikke tro, at det var sandt.
»Spørgsmål som 'Er det rigtigt?' og 'Kan det virkelig passe?' fløj igennem lokalet. Og så begyndte vi at planlægge aftenens observationer,« fortæller professor Jens Hjorth, der leder forskningscenteret DARK på Niels Bohr Institutet.
Gemt bag Solen?
Det gjaldt om at fange lyset fra den kilonova, som ifølge teorien opstår efter neutronstjerners kollision. Stemningen skiftede imellem at være euforisk og pessimistisk, for måske var det umuligt at observere kilonovaen.
I første omgang så det nemlig ud til, at den kunne gemme sig bag Solen, hvor teleskoperne ikke kunne fange den, siger Jens Hjorth:
»Ud fra tyngdebølgerne og gammaglimtet fik vi et omtrentligt område på den sydlige himmelkugle, hvor kilonovaen skulle findes. Men ifølge de første meldinger lå centrum af det område for tæt på Solen til, at det kunne observeres. 'Åh nej, vi kan ikke se den,' tænkte vi. Men vi skulle selvfølgelig prøve.«
Ventede på aften i Chile
Det stod hurtigt klart, at kilonovaen bedst ville kunne observeres fra Chile, som ligger på den sydlige halvkugle, og hvor mange af verdens største teleskoper befinder sig.
Men det var morgen i Chile, så astronomerne måtte vente med at observere, til det blev aften 10 timer senere. Og så var det om at komme først.
Tre af de astronomer, der var til seminar i København, ville prøve at finde kilonovaen med teleskopet Swope, der er en del af det amerikanske Las Campanas-observatorium i Chile.
Swope har et spejl på en enkelt meter, så det er ikke just i teleskopernes superliga. Men astronomerne mente, at det sagtens kunne bruges, og de kontaktede resten af de astronomer, der plejede at bruge teleskopet til at jage supernovaer. De kalder sig One-Meter Two-Hemispheres (1M2H) Collaboration.
Fundet efter knap 11 timer
De andre medlemmer af den lille gruppe sad i USA og i Chile, og kommunikationen foregik ved hjælp af et internet-samarbejdsværktøjet Slack.
Astronomerne gik i gang med at sammenligne gamle billeder af nattehimlen med nye billeder fra teleskopet, simpelthen ved at sidde og kigge på dem.
Næsten 11 timer efter tyngdebølgernes ankomst, midt om natten dansk tid, lykkedes det at finde et nyt himmellegeme på et af de mange billeder fra Swope.
Astronomerne sikrede sig, at der ikke bare var tale om en asteroide eller en kendt supernova, og så indrapporterede de deres opdagelse til det verdensomspændende netværk af involverede astronomer, der alle havde skrevet under på at holde opdagelsen hemmelig.
En time efter havde fem andre grupper også fotograferet kilonovaen, som man nu kendte den præcise position af. Mange andre teleskoper blev rettet i den rigtige retning, for det var afgørende at fange så meget lys som muligt i så lang tid som muligt. Kilonovaen kunne hurtigt forsvinde igen.
Aftalerne var på plads
Astrofysikerne fra Niels Bohr Institutet og de forskellige forskergrupper, de tilhører, havde på forhånd sikret sig aftaler om at få billeder og data fra en række teleskoper i tilfælde af en begivenhed som denne. Så arbejdet med at begynde at analysere på de mange data kunne hurtigt gå i gang.
»Vi gik straks i gang med at observere med VLT. Vi vidste, det skulle gå stærkt,« siger Daniele Malesani, der er postdoc på Dark Cosmology Centre (DARK) ved Niels Bohr Institutet. Han sørgede for at aktivere mange af aftalerne med grupperne bag de forskellige teleskoper, for eksempel det enorme Very Large Telescope (VLT) i Chile.
I et af VLT's fire store 8,2 meter teleskoper har Danmark en part af et vigtigt instrument, nemlig spektrografen X-shooter, der er bygget og installeret i samarbejde mellem institutter i Danmark, Frankrig, Italien og Holland. Danmark er i øvrigt kun med, fordi Carlsbergfondet spyttede penge i kassen.
Med X-shooter kan man dele lyset fra himmellegemer op i de enkelte bølgelængder, så man får et spektrum – en oversigt over lysstyrken ved de forskellige bølgelængder.
Konkollegaer på Niels Bohr Institutet
Spektroskopi, både fra X-shooter og fra flere andre spektrografer, blev vigtig for den videre analyse af kilonovaen. Spektrene kan nemlig fortælle en del om, hvad der egentlig foregik ved sammenstødet mellem de to neutronstjerner – for eksempel, hvad der opstod af forskellige grundstoffer.
På Niels Bohr Institutet var to af astrofysikerne for øvrigt i den lidt besynderlige situation, at de deler kontor, men på samme tid er medlemmer af hver deres internationale forskergruppe.
Samtidig med at de var kolleger, var de nu konkurrenter og arbejdede begge på spektret fra kilonovaen.
De blev nødt til at sørge for, at de ikke kunne se hinandens computerskærme eller overhøre hinandens samtaler om de resultater, de opnåede undervejs.
Først 16. oktober kunne de se, hvad den anden havde fundet ud af. Videnskab er en holdsport, men absolut også en konkurrencesport.
Danske teleskoper kunne også bruges
»Vi ville også gerne bruge Nordisk Optiske Teleskop (NOT) på den kanariske ø La Palma. Det er ikke så stort og sofistikeret, men det er vores,« fortæller Daniele Malesani og fortsætter:
»Vi var ikke sikre på, om det kunne fange kilonovaen, der dukkede op på den sydlige himmelkugle, men vi prøvede. Vi skulle pege teleskopet meget langt ned mod horisonten, og det er der ikke mange teleskoper, der kan holde til. Men NOT er placeret på toppen af et bjerg, og vi plejer at joke med, at vi kan bruge det til at holde øje med folk på strandene længere ned, så vi gav det en chance. Og det lykkedes!«
Også det danske 1,54 meter teleskop i Chile blev sat i sving, og billeder fra begge teleskoper bidrog til opdagelsen.
Tusindvis af forskere deltog
I alt deltog 70 observatorier i studiet af det helt unikke fænomen. Alt lige fra ret beskedne teleskoper med spejle på 40 cm til nogle af de allerstørste teleskoper med spejle på 10 meter i diameter samt syv rumteleskoper blev taget i brug.
En enorm mængde data blev indhentet, og efter et par måneders hårdt videnskabeligt arbejde var de cirka 3.500 involverede forsker klar til at præsentere opdagelsen for omverdenen. De står alle som medforfattere til en af de videnskabelige artikler om den kosmiske begivenhed.
67 videnskabelige artikler er allerede publiceret i tidsskrifter som Nature, Science og Astrophysical Journal, heraf 21 med deltagelse af forskere fra Niels Bohr Institutet og fire med forskere fra Danmarks Tekniske Universitet som medforfattere.
»Det var en serie af lykketræf. For det første kolliderede neutronstjernerne så tæt på os, at detektorerne kunne opfange tyngdebølgerne. For det andet var Virgo-detektoren kun lige startet op 1. august, og med den kunne vi pejle os ind på kildens position på himlen. For det tredje fangede vi et gammaglimt, og for det fjerde lykkedes det os at finde kilonovaen, der var et resultat af sammenstødet,« slutter Jens Hjorth.
»Det er lige præcis, hvad vi ønskede at gøre, men vi troede ikke helt på, at det ville lykkes for os.«
