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Astronomen haben gerade einen neuen Weg gefunden, um schwer fassbare kollidierende Neutronensterne zu entdecken

Am 22. März 2015 verzeichnete das Chandra Röntgenobservatorium der NASA einen Datenverlust. Unweit des südlichen Sternbildes Fornax erhellte sich etwas, und dann verblasste es langsam.

Dank einer neuen Technik wissen wir jetzt, dass Blip zwei kollidierende Neutronensterne war, 6,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.

Wir wissen auch, dass bei einer Kollision von Neutronensternen zwei mächtige Jets erzeugt werden, die in entgegengesetzte Richtungen schießen und Gammastrahlenausbrüche abfeuern. Wenn diese Jets jedoch nicht in unsere Richtung zeigen, können wir sie nicht erkennen.

2013 prognostizierte der Astronom Bing Zhang von der University of Nevada, dass ein Zusammenschluss eines Neutronensterns ein starkes Röntgen-Nachleuchten verursachen kann, wenn das Ergebnis des Zusammenschlusses ein stark magnetisierter, schnell rotierender Neutronenstern ist – ein Magnetar.

Dann, im August 2017, gab die Gravitationswellenastronomie der Welt ein Wunder. Zum ersten Mal sahen wir in Echtzeit kollidierende Neutronensterne, nicht nur durch Gravitationswellendetektoren, sondern auch durch optische, Infrarot-, Ultraviolett- und Röntgeninstrumente auf der ganzen Welt.

Ein Forschungsteam durchsuchte die Archivdaten von Chandra und suchte nach Ereignissen, die den neuen Informationen von GW170817 entsprachen – und fand ein Ereignis, das auch den Vorhersagen von Zhang entsprach.

x ray splodo(Röntgen: NASA / CXC / Universität für Wissenschaft und Technologie in China / Y. Xue et al.; Optical: NASA / STScI)

"Wir haben einen völlig neuen Weg gefunden, um einen Zusammenschluss von Neutronensternen zu erkennen", sagte der Astronom Yongquan Xue von der University of Science and Technology of China. "Das Verhalten dieser Röntgenquelle entspricht dem, was eines unserer Teammitglieder für diese Ereignisse vorhergesagt hat."

Sie nannten das Ereignis XT2 und verfolgten es, als es plötzlich in den Daten auftauchte und dann im Verlauf von etwa sieben Stunden langsam verblasste. Sie untersuchten sorgfältig, wie sich die Röntgenstrahlung im Laufe der Zeit veränderte, und verglichen sie mit Zhangs Vorhersagen.

Sie haben auch andere Möglichkeiten in Betracht gezogen, etwa ob das Ereignis durch den Kerneinsturz eines sterbenden Sterns verursacht worden sein könnte. Die Position der Veranstaltung am Rande der Host-Galaxie ist konsistent mit Neutronensternen, die aus dem galaktischen Zentrum geworfen wurden, und die geringe Sternentstehung bedeutet, dass das Ereignis weniger wahrscheinlich von einer jungen massiven Supernova ausgelöst wurde.

Bei genauerer Betrachtung von XT2 stellte das Team fest, dass die Emission mit einem Magnetaren übereinstimmte, der sich hunderte Male pro Sekunde drehte und ein Magnetfeld um eine Billiarde Mal stärker war als die der Erde.

Die Röntgenstrahlung des Magnetars blieb etwa 30 Minuten konstant, danach verschwand sie über die folgenden 6,5 Stunden um einen Faktor von über 300 und verschwand schließlich. Das Team glaubt, dass es durch einen Röntgenstrahl, der den Wind ausstrahlt, Energie verliert, was seinen Spin allmählich verlangsamt.

Dies bedeutet, dass die beiden Neutronensterne wahrscheinlich einen größeren Neutronenstern erzeugt haben, kein schwarzes Loch. Astronomen glauben, dass mindestens die dreifache Masse der Sonne erforderlich ist, um ein schwarzes Loch zu erzeugen; etwas weniger massives verwandelt sich in einen Neutronenstern. Dies führt zu Einschränkungen bei der Größe der an der Kollision beteiligten Neutronensterne.

Es erzählt uns aber auch etwas über das Innere von Neutronensternen, das aufgrund der wahnsinnigen Dichte unglaublich schwer zu untersuchen ist.

"Wir können keine Neutronensterne in einem Labor zusammen werfen, um zu sehen, was passiert. Deshalb müssen wir warten, bis das Universum es für uns erledigt", sagte Zhang. "Wenn zwei Neutronensterne kollidieren können und ein schwerer Neutronenstern überlebt, heißt das, dass ihre Struktur relativ steif und belastbar ist."

Das Team arbeitet nun hart an der Analyse anderer Chandra-Daten, um unter anderem zu prüfen, ob sie einige harte Statistiken darüber erhalten können, wie oft derartige Ereignisse wahrscheinlich auftreten.

"Genau wie bei dieser Quelle können die Daten in Archiven unerwartete Schätze enthalten", sagte Xuechen Cheng von der University of Science and Technology of China.

Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur.

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