Überblick über die Quelle der Gravitationswelle von Spitzer

Überblick über die Quelle der Gravitationswelle von Spitzer

GW170817 - Name des Gravitationswellensignals, das am 17. August 2017 von den Sensoren LIGO und Virgo erfasst wurde. Mit einer Dauer von 100 Sekunden erhält man das Signal aus der Fusion zweier Neutronensterne. Dann wurde die Beobachtung mit der Lichtwelle bestätigt: Die vorherigen 5 Schwarzloch-Fusionsdetektionen hatten keine festen EM-Signale. Durch den radioaktiven Zerfall von Atomkernen entsteht Licht aus der Verschmelzung eines Neutronensterns. Zahlreiche terrestrische Untersuchungen haben ergeben, dass die zerfallenden Atomkerne in zwei Gruppen mit dem dominierenden langsam sich entwickelnden Element fallen.

10 Tage nach dem Zusammenschluss erreichte die kontinentale Emission bei IR-Wellenlängen bei einer Temperatur von 1300 K einen Höhepunkt und kühlte und verdunkelte sich weiter. Die IRAC-IR-Matrixkamera des Spitzer-Weltraumteleskops überwachte den Standort 3,9 Stunden in drei Epochen: 43, 74 und 264 Tage nach dem Ereignis. Die Form und Entwicklung der Strahlung spiegeln physikalische Prozesse wider, beispielsweise den Anteil schwerer Elemente an den Emissionen oder die mögliche Rolle von Kohlenstaub. Die Verfolgung des zeitlichen Verlaufs ermöglicht es den Astronomen, das Modell zu verfeinern und zu verstehen, was genau im Prozess der Neutronensternfusion vor sich geht.

Überblick über die Quelle der Gravitationswelle von Spitzer

Das IRAC-IR-Bild zeigt eine Emission von 4,5 µm aus der Fusion zweier Neutronensterne, die erstmals von Gravitationswellendetektoren wahrgenommen wurden. Das Foto wurde 43 Tage nach der Veranstaltung aufgenommen. Bei der komplexen Verarbeitung wurde der größte Teil des hellen Nachbarobjekts gelöscht, um die Quelle der Verschmelzung anzuzeigen (oben links - rote Pfeile). Die Forscher haben IR-Beobachtungen gemessen und interpretiert. Die Quelle war extrem schwach und befand sich zu nahe an einem hellen Objekt. Unter Verwendung des neuen IRAC-Algorithmus zur Eliminierung von Körpern mit konstanter Helligkeit konnte die Ursache der Verschmelzung in den ersten beiden Epochen klar identifiziert werden, obwohl sie sich als schwächer herausstellte als die vorhergesagten Modelle. Die dritte Epoche war bis zum Ende getrübt. Die Dimmgeschwindigkeit und die IR-Farben stimmen jedoch mit den Modellen überein (das Material ist auf ca. 1200 K abgekühlt). Als Erklärung wird eine mögliche Auswurftransformation in der abgedunkelten Phase vorgeschlagen.

Forscher glauben, dass in Zukunft Doppelstern-Fusionen mit verbesserten IR-Untersuchungen beobachtet werden können (LISA beginnt ab 2019), und die Charakteristik der IR-Strahlung wird eine genauere Bestimmung der nuklearen Zerfallsprozesse ermöglichen. Darüber hinaus legen die Ergebnisse nahe, dass Spitzer nun in der Lage ist, Doppelfusionen in einer Entfernung von 400 Millionen Lichtjahren zu fixieren.

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