Künstlerische Darstellung. (M. Weiss) Ein aufregendes Paar weißer Zwergsterne, die sich spiralförmig aufeinander zubewegen, ist gerade die neueste Ergänzung zu einem vielversprechenden Pool von Sternen geworden Gravitationswelle Quellen, die wir in naher Zukunft entdecken könnten.
Natürlich gibt es epische Sternenverschmelzungen Das endgültige Schicksal vieler binärer Systeme , wenn Stars ihren Tanzpartnern zu nahe kommen. Dennoch ist diese neue Entdeckung – J2322+0509 genannt – etwas Besonderes. Hier ist der Grund.
Weiße Zwerge sind die Überreste von Sternkernen, die übrig bleiben, wenn Sterne wie unsere eigene Sonne ihren Treibstoff erschöpft haben. J2322+0509 ist ein freistehender Doppelstern – er enthält zwei Weiße Zwerge mit Heliumkernen, die erschreckend nahe beieinander wirbeln, aber keine gemeinsame Materie haben (im Gegensatz zu einem Stern). Material aufsaugen vom anderen).
Tatsächlich ist die Umlaufzeit von J2322+0509 – flotte 20 Minuten und eine einzige Sekunde – die drittkürzeste Periode aller bekannten abgetrennten Doppelsterne. Innerhalb dieses kurzen Zeitfensters vollendet jeder der Sterne im Doppelstern eine vollständige Umlaufbahn um den anderen.
Das ist etwa dreimal länger als der aktuelle Rekordhalter – also zwei Sterne umkreisen einander in weniger als sieben Minuten – aber es ist immer noch eine unglaubliche Statistik, die noch erstaunlichere Phänomene hervorbringt.
Die Theorie sagt voraus, dass Doppelsterne der Weißen Zwerge mit besonders engen Umlaufbahnen, wie diese neue Entdeckung, zu einer Quelle von werden können Gravitationswellen : unsichtbare Wellen im Gefüge der Raumzeit, die entstehen, wenn extrem massive Objekte ihre Geschwindigkeit ändern.
Die Gravitationswellen wurden theoretisch schon vor über einem Jahrhundert vorhergesagt und waren es schließlich Erstmals im Jahr 2015 entdeckt . An dieser Pionierleistung, die einer großen Zusammenarbeit von Forschern am Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) zu verdanken war, waren zwei entfernte Wissenschaftler beteiligt Schwarze Löcher zu einem einzigen verschmelzen schwarzes Loch – ein Ereignis, das vor etwa 1,3 Milliarden Jahren stattfand.
Doch nicht nur die Verschmelzung von Schwarzen Löchern kann Gravitationswellen erzeugen. Generelle Relativität sagt voraus, dass diese mächtigen Wellen im Gefüge des Universums dies auch tun können stammen aus anderen Quellen , einschließlich der Rotation von Neutronensternen, der Gewalt von Supernovas und, ja, der spiralförmigen Entwicklung von Dichte Weiße Zwerge in Doppelsternsystemen , da sie schnell und nah heranfahren – genau wie J2322+0509.
„Dieses Paar befindet sich am äußersten Ende der Sterne mit kurzen Umlaufzeiten.“ sagt Astronom Warren Brown vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
„Und die Umlaufbahn dieses Objektpaars zerfällt.“ Die ausgesendeten Gravitationswellen führen dazu, dass das Paar Energie verliert; in 6 oder 7 Millionen Jahren werden sie zu einem einzigen, massereicheren Weißen Zwerg verschmelzen.“
Künstlerische Darstellung. (M. Weiss)
Dieses schicksalhafte Ereignis mag noch Millionen von Jahren entfernt sein, aber zum Glück müssen wir nicht so lange warten, um mehr über die Gravitationswellen von J2322+0509 herauszufinden. Tatsächlich war es gerade das erste binäre System seiner Art, das einem spannenden Kandidatenpool beigetreten ist.
Obwohl wir die von diesem Doppelsternsystem, einem speziellen Weltraumobservatoriumssystem namens „Gravitationswellen“, erzeugten Gravitationswellen noch nicht durch Beobachtungen bestätigen können LISA (Laser Interferometer Space Antenna), dessen Start für 2034 geplant ist, wird über diese spezifische Fähigkeit verfügen.
Wie eine differenziertere Version von LIGO wird LISA aus drei separaten Satelliten bestehen, die im Weltraum schweben. Millionen Kilometer voneinander entfernt . Verbunden mit einem einzigen Laserstrahl wird das System in der Lage sein, festzustellen, ob sich die Satelliten aufgrund von Gravitationswellen bewegen, selbst wenn die Bewegungen so subtil sind, dass sie nur auf der subatomaren Skala registriert werden.
Damit LISA jedoch erfolgreich sein kann, benötigt dieses ehrgeizige Projekt eine Kohorte von Kandidaten für Gravitationswellenquellen, die untersucht und überprüft werden können. Deshalb ist die Suche nach Objekten wie J2322+0509 heute von entscheidender Bedeutung – auch wenn es sich im Moment nur um einen exotischen Brotkrumen handelt, der den Weg zu den noch größeren Entdeckungen von morgen weist.
„Verifizierungsbinärdateien sind wichtig, weil wir wissen, dass LISA sie innerhalb weniger Wochen nach dem Einschalten der Teleskope sehen wird.“ sagt Astrophysiker Mukremin Kilic von der University of Oklahoma.
„Wir kennen heute nur eine Handvoll LISA-Quellen.“ „Die Entdeckung des ersten Prototyps einer neuen Klasse von Verifizierungsbinärdateien bringt uns weit über das hinaus, was irgendjemand hätte erwarten können.“
Wie die Forscher erklären, dürfte diese besondere Art von Binärdatei ein weit verbreitetes Phänomen sein, sobald LISA in Betrieb ist.
„Theorien sagen voraus, dass es da draußen viele Doppelsternsysteme aus Weißen Zwergen mit Heliumkern gibt“, sagt Braun.
„Diese Entdeckung bietet einen Anker für diese Modelle und für zukünftige Experimente, damit wir mehr dieser Sterne finden und ihre wahre Anzahl bestimmen können.“
Der Ergebnisse wird veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe .