Bildnachweis: CSIRO
Astronomen haben ein Paar Neutronensterne entdeckt, die bei der Suche nach den langen theoretisierten „Gravitationswellen“ helfen könnten, die zuerst von Einstein vorhergesagt wurden. Die Theorie besagt, dass das Paar Energie in Form von Gravitationswellen verliert und sich schließlich verlangsamt und mit einem Energiestoß verschmilzt. Diese neue Entdeckung sagt den Astronomen, dass diese Zwillingsneutronensterne häufiger vorkommen als bisher angenommen, und neue Gravitationswellendetektoren sollten alle ein oder zwei Jahre und nicht einmal im Jahrzehnt eine Fusion ausfindig machen.
Neutronensternpaare können etwa sechsmal häufiger als bisher angenommen verschmelzen und einen Ausbruch von Gravitationswellen abgeben, berichten Wissenschaftler in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift Nature [4. Dezember]. Wenn ja, könnte die aktuelle Generation von Schwerkraftwellendetektoren ein solches Ereignis möglicherweise alle ein oder zwei Jahre und nicht etwa einmal im Jahrzehnt registrieren? die bisher optimistischste Vorhersage.
Gravitationswellen wurden von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt. Astronomen haben indirekte Beweise für ihre Existenz, haben sie aber noch nicht direkt entdeckt.
Die überarbeitete Schätzung der Neutronenstern-Fusionsrate basiert auf der Entdeckung eines Doppel-Neutronenstern-Systems, eines Pulsars namens PSR J0737-3039 und seines Neutronenstern-Begleiters, durch ein Team von Wissenschaftlern aus Italien, Australien, Großbritannien und den USA USA mit dem 64-m-Radioteleskop CSIRO Parkes in Ostaustralien.
Neutronensterne sind stadtgroße Kugeln einer sehr dichten, ungewöhnlichen Form von Materie. Ein Pulsar ist ein besonderer Typ? ein sich drehender Neutronenstern, der Radiowellen aussendet.
PSR J0737-3039 und sein Begleiter sind nur das sechste bekannte System zweier Neutronensterne. Sie liegen 1600-2000 Lichtjahre (500-600 Stück) entfernt in unserer Galaxie.
Um 800.000 km getrennt? etwa doppelt so weit wie Erde und Mond? Die beiden Sterne umkreisen sich in etwas mehr als zwei Stunden.
Systeme mit solch extremen Geschwindigkeiten müssen mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie modelliert werden.
"Diese Theorie sagt voraus, dass das System Energie in Form von Gravitationswellen verliert." sagte die Hauptautorin Marta Burgay, eine Doktorandin an der Universität von Bologna.
"Die beiden Sterne befinden sich in einem" Tanz des Todes "und drehen sich langsam zusammen."
In 85 Millionen Jahren werden die zum Scheitern verurteilten Sterne verschmelzen und die Raumzeit mit einem Ausbruch von Gravitationswellen plätschern.
"Wenn der Ausbruch in unserer Zeit passiert ist, könnte er von einem der Gravitationswellendetektoren der aktuellen Generation wie LIGO-I, VIRGO oder GEO erfasst werden." sagte Teamleiter Professor Nicol? D? Amico, Direktor des Cagliari Astronomical Observatory in Sardinien.
Die vorherige Schätzung der Neutronen-Stern-Fusionsrate wurde stark von den Eigenschaften nur eines Systems, des Pulsars B1913 + 16 und seines Begleiters, beeinflusst. PSR B1913 + 16 war das erste relativistische Binärsystem, das entdeckt und untersucht wurde, und das erste, mit dem die Existenz von Gravitationsstrahlung nachgewiesen wurde.
PSR J0737-3039 und sein Begleiter sind ein noch extremeres System und bilden jetzt das beste Labor, um Einsteins Vorhersage der Schrumpfung der Umlaufbahn zu testen.
Der neue Pulsar erhöht aus zwei Gründen auch die Fusionsrate.
Es wird nicht so lange leben wie PSR B1913 + 16, sagen die Astronomen. Und solche Pulsare sind wahrscheinlich häufiger als solche wie PSR B1913 + 16.
"Diese beiden Effekte erhöhen die Fusionsrate um den Faktor sechs oder sieben." sagte Teammitglied Dr. Dick Manchester von CSIRO.
Der tatsächliche numerische Wert dieser Rate hängt jedoch von Annahmen darüber ab, wie Pulsare in unserer Galaxie verteilt sind.
"Unter dem günstigsten Verteilungsmodell können wir bei einem Konfidenzniveau von 95% sagen, dass diese erste Generation von Gravitationswellendetektoren alle ein bis zwei Jahre eine Neutronensternfusion registrieren könnte." sagte Dr. Vicky Kalogera, Assistenzprofessorin für Physik und Astronomie an der Northwestern University in Illinois, USA.
Dr. Kalogera und die Kollegen Chunglee Kim und Duncan Lorimer haben binäre Koaleszenzraten unter Verwendung einer Reihe von Annahmen modelliert.
Das neue Ergebnis ist "eine gute Nachricht für Gravitationswellenastronomen". Laut Teammitglied Professor Andrew Lyne, Direktor des Jodrell Bank Observatory der Universität von Manchester in Großbritannien.
"Sie können alle paar Jahre eine dieser kosmischen Katastrophen studieren, anstatt eine halbe Karriere warten zu müssen." er sagte.
Originalquelle: CSIRO-Pressemitteilung
