Vor acht Monaten konnten Wissenschaftler mit der Detektion von Gravitationswellen aus der Fusion eines Doppel-Neutronensterns eines der energiereichsten Ereignisse im Universum beobachten. Die Suche begann mit einer Radiostrahlung aus einer Fusion mit dem Namen GW170817, die zwei Wochen nach dem Ereignis im August registriert wurde. Jetzt beginnt die Funkemission zu verblassen.
Es ist wichtig zu verstehen, was die Physiker genau geschafft haben, wenn sie Gravitationswellen und elektromagnetische Strahlung von demselben Objekt erfassten:
- bestätigen die Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitationswellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit).
- um das Verhalten von Materie unter Kompression zu klären, ist stärker als im Kern eines Atoms.
- erklären, wo ein bestimmter Teil des Goldes (und anderer schwerer Elemente) im Raum erzeugt wird.
- Lösen Sie nun ein 10-jähriges Rätsel, was kurze Gammastrahlenausbrüche verursacht.
Fusionsbeobachtung
Große Radioteleskope wie das Compact Array of Telescopes of Australia und das Very Large Antenna Grid (USA) sind für die Suche nach EM-Strahlen mit einer Wellenlänge von Zentimetern bis Metern ausgelegt.
Funkbeobachtung GW170817 von zwei Teleskopen aus. Das zentrale helle Objekt ist die Wirtsgalaxie NGC 4993. Der kleinere helle Punkt am Schnittpunkt ist die Fusion von Neutronensternen
Im Gegensatz zu sichtbarem Licht passieren Radiowellen den Raum fast nahtlos. Daher sind sie Tag und Nacht zu sehen. Die detektierten Funkwellen reisten 130 Millionen Lichtjahre von der Galaxie NGC 4993 entfernt. Als zwei Neutronensterne kollidierten, wurde ein Gammastrahlenstoß ausgelöst, der vom Fermi-Satelliten 1,74 Sekunden nach den Gravitationswellen gefunden wurde. Für 12 Stunden zeichneten die Astronomen ein helles, schwindendes Signal im sichtbaren Licht auf. Dies sollte aus dem Material eines Neutronensterns stammen, der mit 50% der Lichtgeschwindigkeit geworfen wurde.
Zeitleiste des Compact Telescope Array von Australien CSIRO
Bei einer Kollision bilden zwei Neutronensterne ein neues Objekt mit einer etwas geringeren Massivität. Höchstwahrscheinlich stehen wir hier vor einem Schwarzen Loch.
Was berichten Radiowellen?
Radiowellen entstehen bei der Beschleunigung von Elektronen in Magnetfeldern. Dies geschieht an den Schockfronten des Weltraums, wenn das Material der Sternexplosionen gegen das Material um ihn herum stößt. Es wird interstellares Medium genannt und ist 10 Billionen Mal kleiner als die Luftdichte der Erde (fast Vakuum). Die Art der Radiowellen sagt viel über die Auswirkung aus.
Die Simulation der Neutronensternfusion führt zum Schockabfluss - Kokon. Dies ist die beste Erklärung für Radiowellen, Gammastrahlen und Röntgenstrahlen in GW170817.
Was ist während der Explosion passiert?
Die Details sind noch nicht klar, aber es besteht die Möglichkeit, dass sich in GW170817 ein Strahl gebildet hat. Dies ist auf das beobachtete Verschwinden der Funkemission zurückzuführen. Das heißt, die Explosion war keine klassische Gammastrahlenexplosion mit relativistischen Jets, sondern ein „Kokon“ aus Material, der aus der Explosion ausbrach.
Modelle, was während einer Fusion passieren kann. Die Daten zeigen, dass die linke Option weniger wahrscheinlich ist. Der richtige Kokon funktioniert besser
Woher kam das Material?
Das von Neutronensternen ausgestoßene Material bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 50% der Lichtgeschwindigkeit. Was passiert, wenn der später freigesetzte Jet 99,99% erreicht? Sie könnte eine Emissionsblase sprengen und ihn zwingen, sich schneller zu bewegen (vielleicht 90% der Lichtgeschwindigkeit).
Lebewohl (vorerst)
Nach achtmonatiger Überwachung von GW170817 wurde klar, dass sich dieses Phänomen von allen zuvor beobachteten Phänomenen unterschied.
Radiobeobachtungen der Neutronensternfusion zeigen eine Dämpfung
Jetzt verschwinden Radiowellen, aber die Wissenschaftler haben kein Ende gesetzt. Die meisten Modelle weisen ein langfristiges Nachleuchten auf, sodass der GW170817 in einigen Monaten oder Jahren erscheinen kann. Anfang 2019 soll das LIGO-Observatorium mit weiteren Forschungen beginnen.
