Die Kollision zweier mehrere Milliarden Lichtjahre entfernter Neutronensterne führte zu einem der stärksten Gammastrahlenausbrüche, die vom ALMA-Radioteleskop in der chilenischen Atacama-Wüste aufgezeichnet wurden. Wir sind jetzt 20 Milliarden Lichtjahre von der Galaxie entfernt, in der sich diese Sterne befinden.
Neutronensterne sind superdichte Kerne, die nach der Explosion massereicher Sterne zurückbleiben, und wenn sie kollidieren, tritt eine starke Explosion auf, deren Ergebnis Kilonova genannt wird. Der Name deutet an, dass die dadurch erzeugte Energie tausendmal größer sein kann als die Energie, die eine Supernova abgibt. Gravitationswellen werden erzeugt und Gammastrahlen werden in zwei entgegengesetzte Richtungen emittiert.
Das beschriebene Ereignis wurde am 6. November 2021 vom orbitalen Röntgen- und Gammastrahlen-Observatorium INTEGRAL der Europäischen Weltraumorganisation aufgezeichnet – es sendete ein Signal, das den Swift-Satelliten der NASA aktivierte. Der als GRB 211106A katalogisierte Ausbruch dauerte weniger als zwei Sekunden, und das Kilonova-Nachglühen dauerte viel länger.
Das Nachglühen kann studiert werden. Gammawellen beschleunigen die im Gas enthaltenen Elektronen an der Kollisionsstelle, und die von diesen Elektronen abgegebene Energie erreicht Spitzenwerte im Millimeterbereich – woraus sich die Gesamtenergie der Explosion ableiten lässt. Unter Verwendung der von ALMA erhaltenen Daten wurde festgestellt, dass beim Gammastrahlenausbruch GRB 211106A Energie im Bereich von 2 × 1050 bis 6 × 1050 erg freigesetzt wurde, was ihn zu einem der stärksten in der gesamten Beobachtungsgeschichte macht (1 erg ist eine Arbeits- und Energieeinheit im CGS-System, entspricht 10-7 J).
Die Kollision von Sternen fand vor 6,3 Milliarden bis 9,1 Milliarden Jahren statt, und jetzt, wenn man die Expansion des Universums berücksichtigt, ist die "heimische" Galaxie dieser Sterne 20 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Gravitationswellen von einer so weit entfernten Quelle konnten nicht nachgewiesen werden – zu weit. Wissenschaftler haben jedoch das Nachleuchten eines Gammastrahlenausbruchs im Detail untersucht: Es beginnt in einem schmalen Strahl und dehnt sich dann allmählich aus. In diesem Fall erreichte der Strahlöffnungswinkel 16°, und dies ist einer der größten Werte für einen kurzen Gammastrahlenausbruch. Die Forscher haben Glück, denn der Strahl lässt sich nur fixieren, wenn er auf uns gerichtet ist. Je breiter er ist, desto eher sehen wir ihn.
Solche Ereignisse sind wichtig für die Weltraumchemie: Bei solchen Kollisionen von Sternen entstehen schwere Elemente, darunter Silber, Gold und Platin. Wie Wissenschaftler berechnet haben, kann die dabei gebildete Goldmasse 3 bis 13 Erdmassen erreichen.
Der Bericht der Wissenschaftler über die Veranstaltung wird in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
2022-08-05 15:35:49
Autor: Vitalii Babkin