Einer Hypothese zufolge tummelt sich im Inneren von Neutronensternen ein ganzes Spektrum von Quarks unterschiedlicher Niveaus. Diese subatomaren Teilchen, in die Neutronen innerhalb von Neutronensternen zerfallen, sorgen für die höchste Materiedichte im Universum, die unter irdischen Bedingungen nicht erreicht werden kann. Was tatsächlich in Neutronensternen passiert, ist nicht sicher bekannt, aber Wissenschaftler hoffen, es mit Hilfe neuer Werkzeuge herauszufinden.
Ein solches Instrument zur Beobachtung von Neutronensternen sollten Gravitationswellendetektoren vom Typ LIGO sein, die vor einigen Jahren zum ersten Mal in der Geschichte der terrestrischen Wissenschaft das Vorhandensein solcher Wellen im Universum entdeckten. Am 14. September 2015 zeichnete das Instrument die Verschmelzung zweier Schwarzer Löcher mit Massen von 29 und 36 Sonnen auf, die vor 1,3 Milliarden Jahren stattfanden. Neutronensterne in Doppelsystemen erzeugen im Moment der Verschmelzung ebenfalls starke Gravitationswellen, aber diese Ereignisse (oder die meisten von ihnen) liegen immer noch außerhalb der Empfindlichkeit aktueller Detektoren.
Währenddessen erzeugen die Verschmelzung von Neutronensternen und die Folgen der Kollision bestimmte Energieemissionen (auch in Form von Gravitationswellen), deren Fixierung Sie über die Masse von Objekten und ihre Radien erfahren können. Wir gehen heute nur noch grob davon aus, dass Neutronensterne, die aufgrund ihrer Beschaffenheit für terrestrische Teleskope meist unsichtbar sind, einen Radius von 10 bis 20 km mit einer Masse von bis zu 2 Sonnenmassen haben (unten eine Animation der Vorgänge während der Verschmelzung von zwei Neutronensternen).
Durch die Analyse von Gravitationswellen können wir den Radius und die Masse von verschmolzenen Neutronensternen in Doppelsternsystemen ziemlich genau bestimmen, was uns ein Verständnis der inneren Zusammensetzung dieser Objekte geben wird. In einer aktuellen Studie zeigten Wissenschaftler der Princeton University, wie man diese Daten richtig interpretiert und welche Koeffizienten in Abhängigkeit von der Masse kollidierender Neutronensterne in mathematischen Berechnungen verwendet werden sollten. Tatsächlich stellten sie einen mathematischen Apparat vor, bei dem es genügt, Messdaten einzugeben. Es bleibt nur, diese Daten zu erhalten.
Das LIGO-Observatorium hat übrigens ein Upgrade erhalten und wird seine Empfindlichkeit deutlich erhöhen. Ein neuer Beobachtungszyklus wird 2024 gestartet. Neue Entdeckungen sind gleich um die Ecke.
2022-10-19 13:53:54
Autor: Vitalii Babkin