Astronomie Crash der Sterne

Kaum eine Entdeckung verdeutlicht die Energie einer Sternen-Kollision besser: Zwei Neutronensterne schleudern eine Fackel aus Materie nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ins All.

Künstlerische Darstellung der Sternenkollision, die einen Materiestrahl ins All schießt
Beabudai Design / DPA

Künstlerische Darstellung der Sternenkollision, die einen Materiestrahl ins All schießt


Es war das erste Ereignis, das sich sowohl mit Gravitationswellen-Observatorien als auch mit herkömmlichen Teleskopen beobachten ließ: Die Kollision und anschließende Verschmelzung zweier Neutronensterne in einer 130 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Das im August 2017 entdeckte Spektakel bekam die Katalognummer "GW 170817" und bot Astronomen erstmals die Gelegenheit, ein Gravitationswellen-Ereignis genauer zu untersuchen.

Gravitationswellen entstehen, wenn Massen beschleunigt werden. Normalerweise sind sie so schwach, dass Versuche zu ihrem Nachweis scheitern. Sternkollisionen indes lösen messbare Gravitationswellen aus.

Jetzt kommt raus: Die beiden kollidierenden Neutronensterne, deren Gravitationswellen im August 2017 empfangen wurden, haben einen fast lichtschnellen Materiestrahl ins All geschossen. Das schließt ein internationales Astronomenteam aus Nachbeobachtungen des kosmischen Crashs.

Um Materie auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, wird unvorstellbare Energie benötigt. Gemäß Relativitätstheorie erhöht sich die Masse mit zunehmender Geschwindigkeit - die erforderliche Energie für Beschleunigung muss umso größer sein.

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 Wissenschaftsblatt "Science" vor.

Das Nachglühen

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.

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Wie es genau zustande kam, 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.

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.

Sternenreste

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.

Es sind 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.

Von Till Mundzeck, dpa/boj

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