Februar 3, 2023

Kreuznacher Rundschau

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Diese massiven Neutronensterne existieren weniger als einen Wimpernschlag lang: ScienceAlert

In ein paar hunderttausendstel Sekunden lässt sich nicht viel machen. Für Neutronensterne, die in den Blitzen zweier Gammablitze zu sehen sind, ist das jedoch mehr als genug Zeit, um uns das eine oder andere über Leben, Tod und Geburt beizubringen. Schwarze Löcher.

Beim Durchsuchen von Archiven hochenergetischer Blitze am Nachthimmel entdeckten Astronomen kürzlich Muster in den Lichtschwingungen, die von zwei verschiedenen Gruppen kollidierender Sterne hinterlassen wurden und eine Pause auf ihrer Reise von einem superdichten Objekt zu einem unendlichen Loch der Dunkelheit markierten .

Diese Pause – irgendwo zwischen 10 und 300 Millisekunden – entspricht technisch gesehen zwei sehr großen, neu gebildeten Neutronensternen, von denen Forscher glauben, dass sie sich schnell genug drehen, um ihr unvermeidliches Schicksal als Schwarze Löcher kurzzeitig zu stoppen.

„Wir wissen, dass sich kurze GRBs bilden, wenn umlaufende Neutronensterne zusammenstoßen, und wir wissen, dass sie schließlich zusammenfallen Schwarzes LochDie genaue Abfolge der Ereignisse ist jedoch nicht gut verstanden. sagen Cole Miller, Astronom an der University of Maryland, College Park (UMCP) in den Vereinigten Staaten.

„Wir fanden diese Gammastrahlenmuster in zwei Ausbrüchen, die Compton Anfang der 1990er Jahre beobachtete.“

Seit fast 30 Jahren schon Compton Gammastrahlen-Observatorium Es umkreiste die Erde und sammelte Röntgen- und Gammastrahlen-Luminanzen, die von fernen katastrophalen Ereignissen verschüttet wurden. Dieses Archiv enthält hochenergetische Photonen Eine Sammlung von Daten über Dinge wie Neutronensterne kollidieren, wodurch starke Strahlungsimpulse freigesetzt werden, die als Gammastrahlenausbrüche bekannt sind.

Neutronensterne sind die wahren Monster des Universums. Es packt die doppelte Masse unserer Sonne auf eine Fläche im Weltraum, die ungefähr die Größe einer kleinen Stadt hat. Nicht nur das tut er Seltsame Dinge sind wichtigIndem es Elektronen dazu zwingt, Protonen zu bilden, um sie in einen dichten Neutronenstaub zu verwandeln, kann es Magnetfelder erzeugen, die anders als alles andere im Universum sind.

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Diese Felder drehen sich mit hoher Drehzahl und können Partikel auf lächerlich hohe Geschwindigkeiten beschleunigen und eine Polare bilden Jets, die zu „pulsieren“ scheinen Wie aufgeladene Leuchtfeuer.

Neutronensterne entstehen, wenn gewöhnlichere Sterne (etwa das 8- bis 30-fache der Masse unserer Sonne) ihren letzten Brennstoff verbrennen und einen Kern von etwa 1,1 bis 2,3 Sonnenmassen zurücklassen, der zu kühl ist, um dem Druck seiner Schwerkraft zu widerstehen.

Fügen Sie ein wenig mehr Masse hinzu – wie zwei zusammengepferchte Neutronensterne – und nicht einmal die schwache Vibration seiner Quantenfelder kann dem Drang der Schwerkraft widerstehen, die lebende Physik aus dem toten Stern zu zermalmen. Aus einer dichten Masse von Partikeln bekommen wir, nun ja, was auch immer für ein unbeschreibliches Entsetzen es ist, dass dies das Herz eines Schwarzen Lochs ist.

Die grundlegende Theorie des Betriebs ist sehr klar, Setzen Sie allgemeine Grenzen Etwa wie schwer a Neutronenstern Es könnte sein, bevor es zusammenbricht. Für nicht rotierende Kugeln aus kalter Materie liegt diese Obergrenze bei knapp drei Sonnenmassen, weist aber auch auf Komplikationen hin, die die Reise vom Neutronenstern zum Schwarzen Loch weniger einfach machen könnten.

Zum Beispiel, Anfang letzten Jahres Physiker geben die Entdeckung eines Gammastrahlenausbruchs namens GRB 180618A bekannt, der 2018 entdeckt wurde. Im Nachleuchten der Explosion entdecken sie die Signatur eines magnetisch geladenen Neutronensterns namens a magnetischeiner mit einer Masse, die der der beiden kollidierenden Sterne nahe kommt.

Kaum einen Tag später existiert dieser schwergewichtige Neutronenstern nicht mehr, er erliegt zweifellos seiner außergewöhnlichen Masse und verwandelt sich in etwas, dem nicht einmal Licht entkommen kann.

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Wie es gelang, der Schwerkraft so lange zu widerstehen, ist ein Rätsel, obwohl seine Magnetfelder möglicherweise eine Rolle gespielt haben.

Auch diese beiden Neuentdeckungen könnten Hinweise liefern.

Ein genauerer Begriff für das Muster, das in den von Compton in den frühen 1990er Jahren aufgezeichneten Gammastrahlenausbrüchen beobachtet wurde, ist a Quasi-periodische Schwingung. Die Mischung aus Frequenzen, die im Signal auf und ab gehen, kann dekodiert werden, um die letzten Momente massiver Objekte zu beschreiben, wenn sie einander umkreisen und dann kollidieren.

Nach dem, was die Forscher sagen können, erzeugte jede der Kollisionen ein Objekt, das etwa 20 Prozent größer war als Der aktuelle Rekordhalter im Schwergewicht Neutronenstern – a Pulsar Berechnet mit der 2,14-fachen Masse unserer Sonne. Er hatte auch den doppelten Durchmesser eines typischen Neutronensterns.

Interessanterweise drehten sich die Objekte mit einer außergewöhnlichen Geschwindigkeit von ungefähr 78.000 Mal pro Minute, viel schneller als die Geschwindigkeit von Ein Pulsar mit dem Rekord J1748-2446addie nur 707 Zyklen pro Sekunde durchläuft.

Die wenigen Zyklen, die jeder Neutronenstern in seiner kurzen Lebensdauer von Sekundenbruchteilen bewältigt hat, könnten von genügend Drehimpuls angetrieben worden sein, um seiner eigenen Gravitationsimplosion standzuhalten.

Wie dies auf andere Verschmelzungen von Neutronensternen angewendet werden könnte, die die Grenzen zwischen Sternkollaps und Entstehung schwarzer Löcher weiter verwischen, ist eine Frage für zukünftige Forschung.

Diese Forschung wurde in veröffentlicht Natur.