Wenn Neutronensterne kollidieren, gehen sie mit einem gewaltigen Knall aus und lösen eine Explosion aus, die bis zu tausendmal stärker ist als eine Supernova. Aber manchmal gehen sie mit einem Wimmern aus, und eine aktuelle Reihe von Simulationen zeigt, warum: Sie verwandeln sich in ein Schwarzes Loch.
Die Entdeckung der Gravitationswellen von kollidierenden Neutronensternen im Jahr 2017 war ein Wendepunkt in der Astronomie. Neben der Gravitationsstrahlung beobachteten Astronomen das Ereignis auch mit einer Vielzahl von elektromagnetischen Teleskopen, von Radio- bis Gammastrahlen. Die gemeinsamen Bemühungen ergaben, dass die kollidierenden Neutronensterne Kilonovae erzeugten, eine besondere Art von Explosion, die etwa 1.000 Mal stärker ist als eine typische Supernova.
Aber zwei Jahre später ein ähnliches Gravitationswellensignal , bekannt als GW190425, hatte kein elektromagnetisches Gegenstück. Zugegeben, es war nicht die beste Zeit für unsere Teleskope, um in dieser Himmelsregion zu scannen, aber alles in allem war es relativ ruhig.
Wie konnten zwei Neutronensterne kollidieren, ohne einen heftigen Strahlungsblitz zu hinterlassen?
Kürzlich ein Team von Astronomen wandte sich großen riesigen Computersimulationen zu, um eine Antwort zu geben . Mit so viel relevanter Physik wie möglich beobachteten sie, wie Neutronensterne auf verschiedene Weise kollidierten. Insbesondere versuchten sie, das Fusionsereignis nachzuahmen, das zum Gravitationswellensignal GW190425 führte.
Ein europäisches Forscherteam hat mithilfe von Daten des X-Shooter-Instruments am Very Large Telescope der ESO Signaturen von Strontium gefunden, die bei einer Neutronen-Stern-Verschmelzung entstanden sind. Diese künstlerische Darstellung zeigt zwei winzige, aber sehr dichte Neutronensterne an der Stelle, an der sie verschmelzen und als Kilonova explodieren. Im Vordergrund sehen wir eine Darstellung von frisch erzeugtem Strontium. Bildquelle: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
Laut Signal hatten die beiden Neutronensterne zusammen eine Masse von 3,5 Sonnenmassen, aber ein Neutronenstern war doppelt so schwer wie die anderen . Dies war ganz anders als bei der Kilonova 2017, bei der zwei Neutronensterne mit etwa gleicher Masse auftraten.
Die Simulationen zeigten, dass es nicht nur ein direkter Autounfall ist, wenn zwei Neutronensterne mit ungleicher Masse kollidieren. Es ist ein schreckliches Durcheinander.
Die Schwerkraft des größeren Neutronensterns ist in der Lage, den kleineren zu zerreißen und ihn lange vor dem Einschlag in stellare Fetzen zu verwandeln. Dann regnet Material vom kleineren zerrissenen Neutronenstern nicht nur zusammen, sondern regnet auf den größeren herab, löst einen Gravitationskollaps aus und verwandelt ihn in ein Schwarzes Loch.
Einmal gebildet, frisst das Schwarze Loch jedes mögliche Strahlungssignal, das das System verlassen haben könnte. Währenddessen kreisen die zerfetzten Überreste des kleineren Neutronensterns weiter und gleiten langsam ohne Hilferuf oder Strahlungsblitz in das Schwarze Loch hinab.
Diese Simulationen zeigen, wie es möglich sein könnte, dass zwei Neutronensterne kollidieren, ohne eine entsprechende Kilonova-Explosion auszulösen, was möglicherweise das mysteriös stille Gravitationswellensignal von 2019 erklärt.
