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Nach Kollision und Verschmelzung Neutronensterne schießen Jet ins Weltall

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Übersicht über alle Radioteleskope, die an der Observation teilgenommen haben.

(Foto: Paul Boven/dpa)

Die Kollision zweier Neutronensterne war eins der wenigen Ereignisse, die Gravitationswellen aussendeten, die bis zur Erde messbar waren. Nun haben Forscher den Crash mit einem virtuellen Superteleskop analysiert.

Die beiden kollidierenden Neutronensterne, von denen im August 2017 Gravitationswellen empfangen wurden, haben einen fast lichtschnellen Materiestrahl, einen sogenannten Jet, ins All geschossen. Das schließt ein internationales Astronomenteam aus Nachbeobachtungen des kosmischen Crashs.

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Verschmelzung zweier Neutronensterne, wobei das gesamte Material in den Weltraum ausgestoßen wurde, und der beobachtete Strahl nach Durchbruch dieser Hülle. (Computergrafik)

(Foto: Beabudai Design/dpa)

Die Wissenschaftler um Giancarlo Ghirlanda vom italienischen Nationalen Institut für Astrophysik hatten das Nachglühen der Kollision mit 32 auf der ganzen Erde verteilten Radioteleskopen beobachtet und stellen ihre Analysen im Fachblatt "Science" vor.

Die Kollision und anschließende Verschmelzung der beiden Neutronensterne in einer 130 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie war das erste Ereignis, das sich sowohl mit Gravitationswellen-Observatorien als auch mit herkömmlichen Teleskopen beobachten ließ. Es bekam die Katalognummer GW 170817 und bot Astronomen erstmals die Gelegenheit, ein Gravitationswellen-Ereignis genauer zu untersuchen.

Ansteigende Röntgen- und Radiostrahlung

In den Wochen nach der Kollision registrierten die Wissenschaftler ansteigende Röntgen- und Radiostrahlung von dem verschmolzenen Paar. Sie führten dieses Nachglühen auf eine Wechselwirkung der Neutronenstern-Trümmer mit dem umgebenden interstellaren Gas zurück. Wie es genau zustandekam, ließ sich allerdings zunächst nicht klären. Wegen der enormen Entfernung war die Ausdehnung der Emissionsregion mit normalen Teleskopen nicht messbar.

Das Team um Ghirlanda schaltete nun Radioteleskope auf fünf Kontinenten zu virtuellen Superteleskopen zusammen. 207 Tage nach der Verschmelzung der beiden Neutronensterne bestimmten sie auf diese Weise die Größe der Strahlungsregion. Sie war demnach kleiner als 2,5 tausendstel Bogensekunden. Zum Vergleich: Eine tausendstel Bogensekunde entspricht ungefähr der Ausdehnung einer Zwei-Cent-Münze auf dem Eiffelturm in Paris von New York aus betrachtet.

Ausbildung eines Jets

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Jet, der aus dem durch die Fusion der Neutronensterne ausgestoßenen Material ausbricht. Der Jet wird durch das Schwarze Loch erzeugt, das von einer heißen Scheibe umgeben ist, die sich nach der Fusion gebildet hat. (Computergrafik)

(Foto: O.S. Salafia, G. Ghirlanda, NASA/CXC/GSFC/B. Williams et al.)

Die Emissionsregion der Neutronensterne ist demnach zu klein, um von einer gleichmäßigen Trümmerwolke auszugehen, die sich ins interstellare Gas schiebt. Stattdessen gehen die Forscher davon aus, dass sich ein sogenannter Jet ausgebildet hat - ein energiereicher Materiestrahl, der fast lichtschnell Material in das umgebende Gas schießt. Die Analysen ergeben, dass mindestens bei einem Zehntel aller Neutronenstern-Kollisionen solche Jets entstehen sollten, die auch von anderen Objekten wie etwa den zentralen Schwarzen Löchern in sogenannten Aktiven Galaxien bekannt sind.

Neutronensterne sind Sternreste, die bei Supernova-Explosionen entstehen. Sie sind aus dicht gepackten Neutronen aufgebaut - einem der beiden Atomkern-Bausteine - und ähneln daher einer Art riesigem Atomkern. Dadurch sind sie die Sterne mit der größten bekannten Dichte im Universum: Ein Fingerhut ihrer Materie besitzt eine Masse von mehr als einer halben Milliarde Tonnen. Bei einer Kollision, in der zwei Neutronensterne verschmelzen, wird sehr viel Energie frei, die unter anderem in Form von Gravitationswellen und elektromagnetischer Strahlung ausgesendet wird.

Quelle: n-tv.de, Till Mundzeck, dpa

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