The merger of two neutron stars is predicted to give rise to three major detectable phenomena: a short burst of gamma-rays, a gravitational wave signal, and a transient optical/near-infrared source powered by the synthesis of large amounts of very heavy elements via rapid neutron capture (the r-process). Such transients, named "macronovae" or "kilonovae", are believed to be centres of production of rare elements such as gold and platinum. The most compelling evidence so far for a kilonova was a very faint near-infrared rebrightening in the afterglow of a short gamma-ray burst at z = 0.356, although findings indicating bluer events have been reported. Here we report the spectral identification and describe the physical properties of a bright kilonova associated with the gravitational wave source GW 170817 and gamma-ray burst GRB 170817A associated with a galaxy at a distance of 40 Mpc from Earth. Using a series of spectra from ground-based observatories covering the wavelength range from the ultraviolet to the near-infrared, we find that the kilonova is characterized by rapidly expanding ejecta with spectral features similar to those predicted by current models. The ejecta is optically thick early on, with a velocity of about 0.2 times light speed, and reaches a radius of about 50 astronomical units in only 1.5 days. As the ejecta expands, broad absorption-like lines appear on the spectral continuum indicating atomic species produced by nucleosynthesis that occurs in the post-merger fast-moving dynamical ejecta and in two slower (0.05 times light speed) wind regions. Comparison with spectral models suggests that the merger ejected 0.03-0.05 solar masses of material, including high-opacity lanthanides.

Two groups present redshift determinations and other spectroscopic data for the γ-ray burst GRB 090423 — now the earliest and most distant astronomical object known. Salvaterra et al. report its initial detection with the Swift satellite on 23 April 2009, and a redshift determination with the Telescopio Nazionale Galileo on La Palma 14 hours after the burst, obtaining z ≈ 8.1. Tanvir et al. used the United Kingdom Infrared Telescope, Hawaii, from about 20 minutes after the burst and arrive at z ≈ 8.2. The previous highest redshift known for any object was z = 6.96 for a Lyman-α emitting galaxy. These measurements imply that massive stars were being produced and were dying as γ-ray bursts as early as about 600 million years after the Big Bang, and that their properties are very similar to those stars producing γ-ray bursts 10 billion years later. Long-duration γ-ray bursts (GRBs), thought to result from the explosions of certain massive stars, are bright enough that some of them should be observable out to redshifts of z > 20. So far, the highest redshift measured for any object has been z = 6.96, for a Lyman-α emitting galaxy. Here, and in an accompanying paper, GRB 090423 is reported to lie at a redshift of z ≈ 8.2, implying that massive stars were being produced and dying as GRBs approximately 620 million years after the Big Bang. Gamma-ray bursts (GRBs) are produced by rare types of massive stellar explosion. Their rapidly fading afterglows are often bright enough at optical wavelengths that they are detectable at cosmological distances. Hitherto, the highest known redshift for a GRB was z = 6.7 (ref. 1), for GRB 080913, and for a galaxy was z = 6.96 (ref. 2). Here we report observations of GRB 090423 and the near-infrared spectroscopic measurement of its redshift, z = . This burst happened when the Universe was only about 4 per cent of its current age3. Its properties are similar to those of GRBs observed at low/intermediate redshifts, suggesting that the mechanisms and progenitors that gave rise to this burst about 600,000,000 years after the Big Bang are not markedly different from those producing GRBs about 10,000,000,000 years later.

Gamma-ray bursts (GRBs) serve as powerful probes of the early Universe, with their luminous afterglows revealing the locations and physical properties of star forming galaxies at the highest redshifts, and potentially locating first generation (Population III) stars. Since GRB afterglows have intrinsically very simple spectra, they allow robust redshifts from low signal to noise spectroscopy, or photometry. Here we present a photometric redshift of z~9.4 for the Swift-detected GRB 090429B based on deep observations with Gemini-North, the Very Large Telescope, and the GRB Optical and Near-infrared Detector. Assuming a Small Magellanic Cloud dust law (which has been found in a majority of GRB sight-lines), the 90% likelihood range for the redshift is 9.06 < z < 9.52, although there is a low-probability tail to somewhat lower redshifts. Adopting Milky Way or Large Magellanic Cloud dust laws leads to very similar conclusions, while a Maiolino law does allow somewhat lower redshift solutions, but in all cases the most likely redshift is found to be z>7. The non-detection of the host galaxy to deep limits (Y_AB >~ 28 mag, which would correspond roughly to 0.001 L* at z=1) in our late time optical and infrared observations with the Hubble Space Telescope strongly supports the extreme redshift origin of GRB 090429B, since we would expect to have detected any low-z galaxy, even if it were highly dusty. Finally, the energetics of GRB 090429B are comparable to those of other GRBs, and suggest that its progenitor is not greatly different to those of lower redshift bursts.

The dissipation process responsible for the long gamma-ray burst (GRB) prompt emission and the kind of dynamics that drives the release of energy as a function of time are still key open issues. We recently found that the distribution of the number of peaks per GRB is described by a mixture of two exponentials, suggesting the existence of two behaviours that turn up as peak-rich and peak-poor time profiles. Our aims are to study the distribution of the number of peaks per GRB of the entire catalogue of about 3000 GRBs observed by the Fermi Gamma-ray Burst Monitor (GBM) and to make a comparison with previous results obtained from other catalogues. We identified GRB peaks using the mepsa code and modelled the resulting distribution following the same procedure that was adopted in the previous analogous investigation. We confirm that only a mixture of two exponentials can model the distribution satisfactorily, with model parameters that fully agree with those found from previous analyses. In particular, we confirm that $(21 of the observed GRBs are peak-rich ($8 1$ peaks per GRB on average), while the remaining 80<!PCT!> are peak-poor ($2.12 peaks per GRB on average). We confirm the existence of two different components, peak-poor and peak-rich GRBs, that make up the observed GRB populations. Together with previous analogous results from other GRB catalogues, these results provide compelling evidence that GRB prompt emission is governed by two distinct regimes.