Astronomen der Northwestern University haben möglicherweise erstmals das Nachleuchten einer Kilonova entdeckt.
Eine Kilonova (Stern) entsteht, wenn zwei Neutronensterne – eines der dichtesten Objekte im Universum – verschmelzen und eine Explosion erzeugen, die 1.000 Mal heller ist als eine klassische Nova.
In diesem Fall begleitete ein schmaler außeraxialer Strahl hochenergetischer Teilchen das Fusionsereignis, das den Namen GW170817 erhielt. Dreieinhalb Jahre nach der Fusion verschwand der Jet und enthüllte eine neue Quelle mysteriöser Röntgenstrahlen.
Als Haupterklärung für die neue Röntgenquelle glauben Astrophysiker, dass sich ausdehnende Trümmer aus der Fusion eine Schockwelle ähnlich dem Überschallknall eines Überschallflugzeugs erzeugten.
Dieser Aufprall erhitzte dann die umgebenden Materialien, wodurch Röntgenstrahlen erzeugt wurden, die als Kilonova-Nachglühen bekannt sind. Eine alternative Erklärung ist, dass Materialien, die in das Schwarze Loch fallen, das durch die Verschmelzung von Neutronensternen entstanden ist, die Emission der Röntgenstrahlen verursacht haben.
Jedes dieser Szenarien wird das erste in diesem Bereich sein.
Wir haben Neutronenland betreten, indem wir die Auswirkungen von Neutronensternverschmelzungen untersucht haben, sagte Aprajita Khajela von Northwestern, die die neue Studie leitete. Wir betrachten zum ersten Mal etwas Neues und Ungewöhnliches. Dies gibt uns die Möglichkeit, neue physikalische Prozesse zu studieren und zu verstehen, die bisher noch nicht beobachtet wurden.
Das Ereignis GW170817 vom 17. August 2017 ging als die erste Verschmelzung von Neutronensternen in die Geschichte ein, die sowohl von Gravitationswellen als auch von elektromagnetischer Strahlung (oder Licht) entdeckt wurde. Seitdem verwenden Astronomen Teleskope auf der ganzen Welt und im Weltraum, um dieses Ereignis im elektromagnetischen Spektrum zu untersuchen.
Unter Verwendung des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA beobachteten Astronomen die Röntgenemission eines Jets, der sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegte, die auftritt, wenn Neutronensterne verschmelzen.
Seit Anfang 2018 hat sich die Röntgenemission des Jets stetig abgeschwächt, da sich der Jet weiter verlangsamte und ausdehnte. Die Wissenschaftler stellten dann fest, dass von März 2020 bis Ende 2020 die Helligkeitsabnahme aufhörte und die Röntgenemission in etwa konstant hell war.
Das war ein wichtiger Hinweis.
Die Tatsache, dass die Röntgenstrahlen aufhörten, schnell zu verblassen, war unser bester Beweis dafür, dass in dieser Quelle in den Röntgenstrahlen etwas anderes als ein Jet gefunden wurde, sagen die Wissenschaftler. Es scheint, dass eine völlig andere Quelle von Röntgenstrahlen benötigt wird, um zu erklären, was wir sehen.
Die Forscher glauben, dass sich hinter den Röntgenstrahlen wahrscheinlich das Nachleuchten einer Kilonova oder eines Schwarzen Lochs verbirgt. Keines der Szenarien wurde zuvor beobachtet.
Um zwischen diesen beiden Erklärungen zu unterscheiden, werden Astronomen GW170817 weiterhin mit Röntgenstrahlen und Radiowellen überwachen. Wenn dies das Nachleuchten eines Kilonensterns ist, werden die Röntgen- und Radioemissionen in den nächsten Monaten oder Jahren voraussichtlich heller werden.
Wenn die Erklärung darin besteht, dass Materie in ein neu gebildetes Schwarzes Loch fällt, muss die Röntgenstrahlung konstant bleiben oder schnell abnehmen, und im Laufe der Zeit wird keine Radioemission erfasst.
Eine weitere Untersuchung von GW170817 könnte weitreichende Auswirkungen haben, sagen die Wissenschaftler. Der Nachweis eines Kilonova-Nachglühens bedeutet, dass die Verschmelzung nicht sofort zur Bildung eines Schwarzen Lochs führte. Alternativ könnte dieses Objekt Astronomen die Möglichkeit geben zu untersuchen, wie Materie mehrere Jahre nach ihrer Geburt in ein Schwarzes Loch fällt.
Die Studie erscheint in: The Astrophysical Journal Letters. arxiv.org/abs/2104.02070
2022-03-01 15:45:43
Autor: Vitalii Babkin