(ESO/L. Calçada/M. Kornmesser) Der Unglaubliche Gravitationswelle Ereignis, das gab uns kollidierende Neutronensterne und Bilder kollidierender Neutronensterne ist das astronomische Geschenk, das immer weiter schenkt. Und es sieht so aus, als ob es uns noch eine weitere neue Sache zum Studieren gegeben hat – die niedrigste Masse schwarzes Loch jemals gefunden.
Gravitationswellen Die Entstehung massereicher Verschmelzungen beginnt, bevor die Objekte tatsächlich kollidieren. Als also im August 2017 das Signal von GW170817 eintraf, drehten sich alle verfügbaren Teleskope auf der ganzen Welt um, um zu beobachten, was in 130 Millionen Lichtjahren Entfernung geschah.
Einer davon war der der NASA Chandra-Röntgenobservatorium von seinem Standpunkt im Orbit um die Erde aus. Und es hat nicht nur das Ereignis selbst festgehalten. Es beobachtete GW170817 noch Monate nach der Kollision und sammelte Röntgendaten, die die komplexe Dynamik des neu geschaffenen Objekts offenbaren würden.
Die Gravitationswellennachweise vor GW170817 waren viel massiver und traten zwischen Paaren auf Schwarze Löcher . Das bedeutet, dass die aus diesen Kollisionen resultierenden Objekte größere Schwarze Löcher wären.
Bei GW170817 war der Ausgang jedoch etwas unsicherer. Das liegt daran, dass Neutronensterne und Schwarze Löcher beide die Endpunkte des Lebenszyklus eines massereichen Sterns sind.
Sobald der Kern eines Sterns mit Eisen verschmolzen ist, quetscht er die Protonen und Elektronen in Neutronen um Neutrinos . Die Neutrinos entkommen, aber die Neutronen sind unglaublich dicht in einem Kern dazwischen gepackt 10 und 20 Kilometer (6-12 Meilen) im Durchmesser.
Es wurde die Theorie aufgestellt, dass der Druck dieser Dichte a unterstützen kann, wenn dieser Kern weniger als etwa drei Sternmassen aufweist Neutronenstern . Wenn der Kern mehr als diese Masse hat, kollabiert er zu einem Schwarzen Loch.
Die an GW170817 beteiligten Neutronensterne waren sehr klein, nur 1,1 und 1,6 Sternmassen. Als sie sich vereinten, erschufen sie ein Objekt mit etwa 2,7 Sternmassen.
Dies liegt unter der Schätzung der drei Sternmassen, aber hier wird es schwierig. Wir haben noch nie einen Neutronenstern höher beobachtet als 2,3 Sternmassen oder ein Schwarzes Loch, das kleiner als etwa ist 3,7 Sternmassen Zu 5 Sternmassen Wo die Zeilen dazwischen liegen, ist also immer noch ein kleines Rätsel.
Das bedeutet, dass GW170817 entweder ein sehr großer Neutronenstern oder ein sehr kleines Schwarzes Loch sein könnte – und Astronomen tendieren zu Letzterem.
„Obwohl Neutronensterne und Schwarze Löcher rätselhaft sind, haben wir viele von ihnen im gesamten Universum mit Teleskopen wie Chandra untersucht.“ erklärte der Astrophysiker Dave Pooley der Trinity University in San Antonio, Texas.
„Das bedeutet, dass wir sowohl Daten als auch Theorien darüber haben, wie wir erwarten, dass sich solche Objekte im Röntgenlicht verhalten.“
Die Röntgendaten deuten darauf hin, dass sich GW170817 bereits am 107. Tag nach dem Ereignis in ein Schwarzes Loch verwandelt hätte.
Denn wenn er sich in einen schweren Neutronenstern verwandelt hätte, hätte er begonnen, sich schnell zu drehen und ein sehr starkes Magnetfeld zu erzeugen, das wiederum eine expandierende Blase aus hochenergetischen Teilchen erzeugen würde, die eine sehr helle Röntgenemission aussendet.
Die von Chandra festgestellte Helligkeit war hunderte Male geringer als in diesem Szenario zu erwarten wäre.
Nach 110 Tagen wurde das Objekt heller und erneut nach 160 Tagen. Dies steht im Einklang mit der Feststellung des Teams.
„Wir haben vielleicht eine der grundlegendsten Fragen zu diesem schillernden Ereignis beantwortet: Was hat es bewirkt?“ sagte der Astronom Pawan Kumar der University of Texas in Austin.
„Astronomen haben schon lange vermutet, dass die Verschmelzung von Neutronensternen ein Schwarzes Loch bilden und Strahlungsausbrüche hervorrufen würde, aber bisher fehlten uns überzeugende Argumente dafür.“
Die Forscher sagten, dass diese Strahlung wahrscheinlich von einer Schockwelle ausgeht, die von der Verschmelzung ausgeht, wenn sie mit dem umgebenden Gas kollidiert, das zuvor von den Neutronensternen ausgestoßen wurde.
Ob sich darin ein Neutronenstern befindet, wird sich in einigen Jahren zeigen – die Teilchenblase wird die abbremsende Stoßwelle überholen und Röntgenstrahlung aussenden.
Aber wenn es sich wie vorhergesagt um ein Schwarzes Loch handelt, wird das nicht passieren – es wird noch schwächer werden. In jedem Fall wird die Analyse der Röntgendaten durch das Team einen Ausgangspunkt für zukünftige Beobachtungen liefern.
Und so oder so wird das Objekt Rekorde brechen und neue Informationen über Schwarze Löcher und Neutronensterne liefern.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe , wo es vollständig gelesen werden kann.