Künstlerische Darstellung der Stoßwellen von GW170817. (NASA/CXC/M.Weiss) Ein seltsames Röntgenlicht, das dreieinhalb Jahre nach einer epischen Kollision zweier Neutronensterne am Himmel beobachtet wurde, ist eine Premiere für die Wissenschaft.
Laut Astronomen, die die Region des Weltraums untersuchen, könnte es sich um das Nachglühen der Kilonova-Explosion handeln, die durch die Verschmelzung erzeugt wurde, wahrscheinlich durch eine Stoßwelle der Explosion, die in der Region des Weltraums um die Explosion herum in Staub einschlug.
Alternativ könnte das Leuchten durch Material erzeugt werden, das während der Explosion ausgestoßen wurde und auf das neu verschmolzene Objekt zurückfällt, wahrscheinlich a Schwarzes Loch mit geringer Masse .
In jedem Fall scheint das Phänomen noch nie zuvor entdeckt worden zu sein.
„Wir haben hier Neuland betreten, indem wir die Nachwirkungen untersucht haben Neutronenstern Zusammenschluss,' sagt die Astronomin Aprajita Hajela der Northwestern University.
„Wir sehen zum ersten Mal etwas Neues und Außergewöhnliches. „Das gibt uns die Möglichkeit, neue physikalische Prozesse zu untersuchen und zu verstehen, die bisher noch nicht beobachtet wurden.“
Die Explosion selbst, Erstmals entdeckt am 17. August 2017 , war ein absolut episches Ereignis. Zum ersten Mal entdeckten Astronomen den Moment, in dem zwei Neutronensterne, die in einer zunehmend zerfallenden Umlaufbahn miteinander verbunden waren, zusammenschlugen und verschmolzen.
Das Ereignis mit dem Namen GW170817 wurde nicht nur mit dem neuen Feld von erfasst Gravitationswelle Astronomie, aber im Licht im gesamten Spektrum.
Die Verschmelzung erzeugte eine Kilonova-Explosion, eine Explosion, die tausendmal heller als eine klassische Nova war. Die Analyse des Lichts dieser Explosion ergab, dass Neutronensternkollisionen entstehen Gammastrahlenausbrüche ; Das nahezu lichtschnelle Jets werden von der Explosion ausgeschleudert; und dass in der energetischen Umgebung während der Explosion Schwermetalle Es entstehen Metalle wie Gold, Platin und Uran.
Da es sich um eine völlig neue Beobachtung handelte, beobachteten Astronomen weiterhin die Himmelsregion, in der sie stattfand, etwa 132 Millionen Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt.
Bei Röntgenwellenlängen bemerkten sie etwas wirklich Merkwürdiges. Neun Tage nach dem Gammastrahlenausbruch begann die Quelle zu explodieren leuchten im gesamten Spektrum 160 Tage nach der Fusion erreichte sie ihren Höhepunkt. Dann verblasste das Leuchten schnell. Dies wurde als relativistischer Jet interpretiert.
Doch während der Glanz im größten Teil des Spektrums verblasste, ist er ab 2020 verschwunden im Röntgenwellenlängenbereich ein Plateau aufweist , ein stetiges Licht, das in der Dunkelheit des Weltraums fortbesteht.
(Röntgenbild: NASA/CXC/Northwestern Univ./A. Hajela et al.; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss)
Oben: Künstlerische Darstellung des Leuchtens von GW170817, mit eingefügtem Röntgenbild.
„Die Tatsache, dass die Röntgenstrahlen schnell nicht mehr verblassten, war unser bisher bester Beweis dafür, dass in den Röntgenstrahlen dieser Quelle etwas anderes als ein Jet entdeckt wird.“ sagt die Astrophysikerin Raffaella Margutti der University of California in Berkeley.
„Um zu erklären, was wir sehen, scheint eine völlig andere Röntgenquelle erforderlich zu sein.“
Der Analyse des Teams zufolge passt das Leuchten am besten zu einem relativistischen Schock, wenn Auswurfmaterial aus der Kollision in den Weltraum explodiert. Dies ähnelt, so sagen sie, einem Überschallknall hier auf der Erde: Wenn sich dieses Material in den Raum um die Verschmelzung ausdehnt, wird es zu Gas und erzeugt Stöße, die das Gas erhitzen und das Röntgenglühen verursachen.
Wenn dies der Fall ist, deutet dies darauf hin, dass die Bildung von a schwarzes Loch aus den beiden Neutronensternen verlief kein sofortiger Prozess.
Die andere Erklärung ist, dass, als sich das Schwarze Loch bildete, Material um es herum begann, auf das Schwarze Loch zurückzufallen, nachdem es sich zu einer wirbelnden Akkretionsscheibe zusammengefügt hatte. Diese durch Schwerkraft und Reibung erhitzte umlaufende Scheibe würde ebenfalls Röntgenstrahlung aussenden.
Beide Szenarien – eine Kilonova-Schockwelle oder Material, das auf ein bei einer Neutronensternverschmelzung neu entstandenes Schwarzes Loch fällt – wären ein Novum.
Astronomen werden es weiterhin beobachten, um zu sehen, wie sich das Verhalten ändert. Wenn die Radioemissionen in den nächsten Jahren zunehmen, handelt es sich wahrscheinlich um eine Schockwelle. Wenn die Helligkeit stetig anhält und dann abnimmt, handelt es sich wahrscheinlich um eine Akkretion eines Schwarzen Lochs. Was auch immer es ist, es wird uns etwas Neues über Neutronensternverschmelzungen erzählen.
„Weitere Untersuchungen von GW170817 könnten weitreichende Auswirkungen haben“, sagt die Astronomin Kate Alexander der Northwestern University.
„Die Entdeckung eines Kilonova-Nachglühens würde bedeuten, dass die Verschmelzung nicht sofort ein Schwarzes Loch erzeugt hat.“ Alternativ könnte dieses Objekt Astronomen die Möglichkeit bieten, zu untersuchen, wie Materie einige Jahre nach ihrer Entstehung auf ein Schwarzes Loch fällt.“
Die Studie soll in der neuesten Ausgabe von veröffentlicht werden Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe und ist auf dem Preprint-Server verfügbar arXiv .