Der Eindruck dieses Künstlers zeigt zwei verschmelzende Neutronensterne, umgeben von einem Kokon aus freigesetztem Material, durch den ein Strahl platzt.
(Bild: © Beabudai Design)
Eine hyperdetaillierte Ansicht der ersten entdeckten Neutronensternfusion zeigt, wie Kollisionen zwischen toten Sternen laut einer neuen Studie einige der stärksten Explosionen im Universum erzeugen können.
Im Jahr 2017 sahen Astronomen zum ersten Mal, wie zwei Neutronensterne verschmolzen. Neutronensterne sind die Überreste großer Sterne, die bei kataklysmischen Explosionen starben, die als Supernovas bekannt sind. Der Name leitet sich von der Tatsache ab, dass die Die Anziehungskraft dieser Sterne ist stark genug Protonen und Elektronen zu Neutronen zu zerkleinern.
Die Forscher fanden 2017 heraus, indem sie Wellen in der Struktur von Raum und Zeit entdeckten, die als Gravitationswellen bekannt sind und von einem Absturz zwischen zwei Neutronensternen ausstrahlten, die sich etwa 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befanden. Wissenschaftler verfolgten die Entdeckung dieser Fusion, genannt GW170817, mit Beobachtungen, die mit herkömmlichen Teleskopen gemacht wurden.
Etwas mehr als eine Sekunde, nachdem die Gravitationswellen von GW170817 entdeckt worden waren, entdeckten die Forscher per Teleskop einen kurzen Gammastrahlenausbruch. Solche Ausbrüche sind die stärksten Explosionen im Universum. Jedes Burst-erzeugende Ereignis in Millisekunden bis Minuten gibt während seiner gesamten Lebensdauer von 10 Milliarden Jahren so viel Energie ab wie die Sonne. Die Bursts werden traditionell in zwei Gruppen unterteilt - lang und kurz - je nachdem, ob sie länger oder weniger als 2 Sekunden dauern.
Die ungewöhnlich langlebigen Radio- und Röntgenemissionen von GW170817 haben sich für Wissenschaftler als herausfordernd erwiesen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass dieses rätselhafte Nachleuchten das Ergebnis starker, schmaler Strahlungsstrahlen von Überresten der Kollision war, die durch den Rest der Trümmer bohrten und "außerhalb der Achse" oder von der Sichtlinie der Erde weg gerichtet waren. Ein anderes Modell legt nahe, dass diese Jets die Fusionsreste nicht durchbohrten, sondern sie erhitzten und einen expandierenden Kokon aus Material hervorbrachten.
Ein Lichtblick auf die Folgen von GW170817 könnte die Entstehung kurzer Gammastrahlenausbrüche beleuchten, so die Forscher der Studie. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass lange Gammastrahlenausbrüche wahrscheinlich durch Materialstrahlen verursacht werden, die mit relativistischen Geschwindigkeiten oder in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit aus Supernovas geschossen werden. "Kurze Gammastrahlenausbrüche blieben dagegen ein Rätsel", sagte Om Sharan Salafia, Astrophysiker am Astronomischen Observatorium von Brera in Italien und Mitautor der neuen Studie, gegenüber Space.com.
Die Ursache für das Nachleuchten von GW170817 wurde diskutiert, da frühere Untersuchungen keine Bilder mit einer ausreichenden Auflösung erhalten konnten, um die Größe der Emissionsquelle abzuleiten. Um dieses Rätsel zu lösen, untersuchten Salafia und seine Kollegen mit einer Reihe von 32 Radioteleskopen auf fünf Kontinenten etwa 207 Tage nach dem Zusammenschluss das Funknachleuchten von GW170817. Durch die Kombination von Daten aus diesem Array haben die Forscher im Wesentlichen ein einziges, extrem großes Radioteleskop geschaffen - ein 11.878 Kilometer breites und leistungsstarkes, das ein schärferes Bild der Explosion liefert.
Diese neuen Erkenntnisse legen nahe, dass diese Radioquelle eine relativ enge Größe hat, was das Kokonmodell nicht unterstützt, sagten die Forscher. Stattdessen legen die Daten nahe, dass GW170817 einen Jet erzeugte, der sich mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegte und in der Lage war, durch umgebende Trümmer in den interstellaren Raum und darüber hinaus zu stoßen.
"Unser 'Bild' könnte dank seiner extrem hohen Auflösung - nahe der höchstmöglichen Auflösung für diese Art der Beobachtung - diese beiden Szenarien voneinander unterscheiden", sagte Salafia.
Diese Ergebnisse "werfen ein Licht auf die Natur kurzer Gammastrahlenausbrüche; ähnlich wie ihre" langen "Cousins werden sie von relativistischen Jets erzeugt", sagte Giancarlo Ghirlanda, Astrophysiker am Astronomischen Observatorium von Brera und Mitautor der Studie. sagte Space.com. Die Forscher schätzten, dass mindestens 10 Prozent der Neutronensternfusionen solche relativistischen Jets erzeugen.
Die Wissenschaftler erläuterten ihre Ergebnisse in der Ausgabe vom 22. Februar der Zeitschrift Science.
