Dezember 9, 2022

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„Übergewichtiger“ Neutronenstern trotzt der Schwarzloch-Theorie, sagen Astronomen | Schwarze Löcher

Astronomen haben die Anwesenheit eines „übergewichtigen“ Neutronensterns bemerkt, der sagt, das mysteriöse Objekt verwirre astronomische Theorien.

Der supermassereiche Stern ist durch die Verschmelzung zweier kleinerer Neutronensterne entstanden. Solche Kollisionen führen normalerweise zu Neutronensternen, die so massereich sind, dass sie fast augenblicklich unter ihrer eigenen Schwerkraft zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Aber die neuesten Beobachtungen haben gezeigt, dass der monströse Stern mehr als einen Tag über dem Horizont schwebte, bevor er aus dem Blickfeld verschwand.

„Ein so massereicher Neutronenstern mit einer langen Lebenserwartung wird normalerweise nicht für möglich gehalten“, sagte Dr. Nuria Jordana Mitjans, Astronomin an der University of Bath. „Es ist ein Rätsel, warum das so langlebig war.“

Die Beobachtungen werfen auch Fragen über die Quelle der unglaublich energiereichen Blitze auf, die als kurze Gammastrahlenausbrüche (GRBs) bekannt sind und die Verschmelzungen von Neutronensternen begleiten. Es wird allgemein angenommen, dass diese Ausbrüche – die energiereichsten Ereignisse im Universum seit dem Urknall – von den Polen eines neu entstandenen Schwarzen Lochs ausgehen. Aber in diesem Fall muss der beobachtete Gammastrahlenausbruch vom Neutronenstern selbst ausgegangen sein, was auf einen völlig anderen Prozess hinweist.

Neutronensterne sind die kleinsten und dichtesten existierenden Sterne und nehmen einen bemerkenswerten Platz zwischen konventionellen Sternen und Schwarzen Löchern ein. Es ist etwa 12 Meilen breit und so dicht, dass ein Teelöffel des Materials eine Masse von einer Milliarde Tonnen hat. Sie haben eine glatte Hülle aus reinen Neutronen, 10 Milliarden Mal stärker als Stahl.

„Es ist seltsames, seltsames Zeug“, sagte Professor Carol Mondel, Astronomin an der University of Bath und Mitautorin der Studie. „Wir können diese Materialien nicht sammeln und in unser Labor zurückbringen, also können wir sie nur untersuchen, wenn sie etwas am Himmel tun, das wir beobachten können.“

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In diesem Fall, sagte Mondel, scheint etwas den Neutronenstern daran gehindert zu haben, „zu bemerken, wie massiv er ist“. Eine Möglichkeit ist, dass sich der Stern so schnell und mit so massiven Magnetfeldern drehte, dass sein Kollaps verzögert wurde – so etwas wie Wasser, das in einem geneigten Eimer verbleibt, wenn er schnell genug schwankt.

„Dies ist der erste direkte Blick auf einen supermassereichen Neutronenstern in der Natur“, sagte Mondel. „Meine Vermutung ist, dass wir noch mehr von ihnen finden werden.“

Die unerwarteten Beobachtungen wurden mithilfe des Neil-Gehrells-Swift-Observatoriums der NASA im Orbit gemacht, das einen ersten Gammastrahlenausbruch aus einer etwa 10,6 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie entdeckte. Ein automatisiertes Observatorium, das Liverpool Telescope auf den Kanarischen Inseln, drehte sich dann automatisch, um die Auswirkungen der Fusion anzuzeigen. Diese Beobachtungen enthüllten verräterische Anzeichen eines schnell rotierenden, hypermagnetischen Neutronensterns.

Dies deutet darauf hin, dass der Neutronenstern selbst einen Gammastrahlenausbruch auslöste und nicht nach seinem Gravitationskollaps. Bisher war es schwierig, den genauen Ablauf der Ereignisse zu kennen.

„Wir waren begeistert, das sehr frühe optische Licht dieses kurzen Gammastrahlenausbruchs einzufangen – etwas, das ohne ein Roboterteleskop immer noch so gut wie unmöglich ist“, sagte Mondel. „Unsere Entdeckung eröffnet neue Hoffnung für bevorstehende Himmelsdurchmusterungen mit Teleskopen wie dem Rubin-Observatorium der LSST, in denen wir möglicherweise Signale von Hunderttausenden dieser langlebigen Neutronensterne finden, bevor sie zu Schwarzen Löchern kollabieren.“

„Das Team fand Hinweise auf einen stabilen, supermassereichen Neutronenstern, was ein wirklich wichtiger Befund ist“, sagte Stefano Covino, ein Astronom am Brera Astronomical Observatory in Mailand, der nicht an der Forschung beteiligt war.

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Er sagte, die Arbeit könnte neue Einblicke in die innere Struktur von Neutronensternen liefern, die vermutlich einen Kern aus exotischer Materie enthalten, obwohl die genaue Form, die dieser annimmt, unbekannt ist.

Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschrift.