Ein globales Team von Astronomen hat den hellen Funken von zwei Neutronensternen entdeckt, die zusammenstoßen und Licht auf die bisher unbekannten Ursprünge einiger schwerer Elemente des Universums werfen.
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Am 17. August entdeckten Wissenschaftler des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) eine weitere Runde von Gravitationswellen. Forscher haben solche Wellen bereits vier Mal gesehen, aber diese jüngsten Beobachtungen unterschieden sich von den anderen: Die Astronomen hörten nicht nur das „Zwitschern“ der uralten Kollision, sie sahen auch einen Lichtblitz.
„Stellen Sie sich vor, Gravitationswellen sind wie Donner. Wir haben diesen Donner schon einmal gehört, aber dies ist das erste Mal, dass wir auch den Blitz sehen konnten, der damit einhergeht “, sagt Philip Cowperthwaite, Forscher am Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in einer Pressemitteilung.
Diese von Albert Einstein im Jahr 1916 vorhergesagten und von Wissenschaftlern erstmals im Jahr 2015 entdeckten Verzerrungen im Raum-Zeit-Gefüge sind auf gewaltsame Bewegungen oder Kollisionen von Himmelsobjekten zurückzuführen. Wissenschaftler konnten die Objekte, die diese Verzerrungen verursachen, jedoch noch nicht identifizieren. Im September gaben Forscher bekannt, dass sie die Quelle der Wellen mithilfe der Triangulation zwischen zwei LIGO-Observatorien in den USA und dem European Virgo Observatorium eingrenzen.
Trotzdem blieben die Forscher bislang weitgehend im Dunkeln, wo die Kollisionen auftreten. Früheren Zwitschern wurde nachgesagt, dass sie von kollidierenden Schwarzen Löchern stammen, die, wie der Name schon sagt, nur wenig bis gar kein Licht abgeben, sodass sie am Nachthimmel kaum zu erkennen sind.
Aber diesmal war es anders.
Unmittelbar nach dem Zwitschern dieser neuesten Gravitationswellendetektion zeichnete das Fermi-Weltraumteleskop der NASA einen Gammastrahlungsblitz auf. Deshalb schickten die Forscher Warnmeldungen an Mitarbeiter auf der ganzen Welt, um sich über die aufregende Gelegenheit zu informieren. Vielleicht könnten sie sich die Kollision vorstellen.
Der Doktorand Charlie Kilpatrick, der in Chile ein Teleskop bediente, entdeckte es als erster: einen winzigen Lichtfleck neben der Galaxie NGC 4993, die rund 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Teams, die 70 Teleskope auf allen Kontinenten (einschließlich der Antarktis) betreiben, trainierten ihre Sicht auf diese Himmelsregion und untersuchten sie in einem Wellenlängenbereich von Röntgenstrahlen bis zu Radiowellen, um die Quelle für diese kosmischen Wellen zu finden.
Basierend auf ihren Beobachtungen glauben die Wissenschaftler, dass diese jüngsten Wellen aus der gewaltsamen Verschmelzung zweier Neutronensterne entstanden sind - den dichten, sterbenden Überresten massereicher Sterne, nachdem sie sich einer Supernova unterzogen haben. Die Wissenschaftler beobachteten indirekt die Trümmer der Kollision, die sich mit so hohen Geschwindigkeiten bewegten, dass Modelle vermuten ließen, dass sie nur erreicht werden könnten, wenn zwei dieser Himmelskörper kollidierten. Diese beiden heute bekannten Neutronensterne haben sich nach der Analyse des Astronomen über ihre Galaxie vor ungefähr 11 Milliarden Jahren gebildet und bewegen sich seitdem langsam aufeinander zu.
"Dies ist das erste Mal, dass wir die Todesspirale von zwei Neutronensternen hören und auch das Feuerwerk sehen können, das aus ihrer Fusion hervorgegangen ist", sagte Vicky Kalogera, Direktorin des Zentrums für interdisziplinäre Erforschung und Forschung in der Astrophysik an der Northwestern University und eine Führungskraft im LIGO Wissenschaftliche Zusammenarbeit, sagte in einer Pressekonferenz heute über den Fund.
Die Lichtshow der Kollision enthielt noch interessantere Hinweise, um sie zu entwirren. Forscher haben lange spekuliert, dass die schwereren Elemente des Universums, wie Gold oder Platin, aus den Explosionen oder Kilonovas stammen, die durch Neutronensternfusionen erzeugt wurden. Bei der Beobachtung des Lichts von NGC 4993 sahen die Astronomen verräterische Hinweise auf die Strahlung, die die Materie von der Abkühlung der Kilonova in schwere Elemente erzeugt. Laut den Forschern kann eine einzelne Kilonova einen ganzen Erdwert dieser seltenen Elemente produzieren.
Die ersten Ergebnisse dieser Entdeckung wurden heute in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Weitere Studien werden in naher Zukunft folgen.
Die an dieser Entdeckung beteiligten Astronomen sehen eine glänzende, sonore Zukunft für die sogenannte "Multi-Messenger" -Astronomie, oder verwenden Gravitationswellen und altmodisches Licht, um dieselben Ereignisse und Objekte am Himmel zu untersuchen. Wie Jo van den Brand, Sprecher von Virgo, auf der Pressekonferenz sagte: "Ich denke, dies ist eine Demonstration dessen, was die Menschheit erreichen kann, wenn wir unseren Verstand dafür einsetzen und wenn wir zusammenarbeiten."
