Hvad får du, når to neutronstjerner kolliderer?

Når to neutronstjerner kolliderer og smelter sammen, hvad får du? En federe neutronstjerne eller et lille sort hul? Et papir fra maj 2018, der kigger på sidste års historiske neutronstjernekollision, tyder på det sidste.

Den 17. august, 2017, det amerikansk-baserede Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) og Italian Virgo gravitationsbølge-observatorium opdagede, hvad der uden tvivl er mest betydningsfulde astronomiske begivenhed i moderne tid :en neutronstjerne smashup. Denne smashup skabte et gravitationsbølgesignal ved navn GW170817. I modsætning til den håndfuld gravitationsbølgesignaler, der kom før det, GW170817 blev ikke genereret af et fusioneret sort hul.

Tre gravitationsbølgeobservatorier (de to LIGO -stationer i Washington og Louisiana, plus den eneste Jomfru -detektor) registrerede signalet i fællesskab, så forskere var i stand til at triangulere det omtrentlige sted på himlen, hvor tyngdebølgesignalet kom fra. Derefter, på nogenlunde samme tid, NASAs Fermi-rumteleskop opdagede et kort gammastråleudbrud (GRB) i den himmelstråle. Forskere havde teoretiseret, at sådanne udbrud blev udløst af to neutronstjerner, der kolliderede, og gennem analysen af ​​GW170817, de bekræftede neutronstjernens fusionsscenarie.

Astronomer gjorde mange videnskabelige opdagelser i kølvandet på denne astronomiske begivenhed, men GW170817 bliver ved med at give. Ved hjælp af NASAs rumteleskop Chandra, som fortsatte med at studere stedet for neutronstjernefusionen i dagene, uger og måneder senere, astronomer tror nu, at neutronstjernens fusion fødte et baby sort hul. Og det har vi aldrig set før.

Fra LIGO -undersøgelserne, astronomer havde allerede en ret god idé om massen af ​​de kolliderende neutronstjerner og massen af ​​objektet, som de burde frembringe efterkollision. Efter deres skøn, det fusionerede objekt ville have en masse på omkring 2,7 gange massen af ​​vores sol. Dette er en interessant masse, da den er lige på kanten af ​​enten at være den mest massive neutronstjerne eller det laveste masse sorte hul, der nogensinde er opdaget. For at finde ud af om begivenheden skabte en monsterneutronstjerne eller et lille sort hul, astronomer havde brug for at studere de røntgenstråler, der genereres, og det var her, Chandra hjalp til.

"Mens neutronstjerner og sorte huller er mystiske, vi har studeret mange af dem i hele universet ved hjælp af teleskoper som Chandra, "sagde Dave Pooley fra Trinity University i San Antonio, Texas, der ledede undersøgelsen. "Det betyder, at vi har både data og teorier om, hvordan vi forventer, at sådanne objekter opfører sig i røntgenstråler."

Guinness kan være interesseret i dette rekordstore sorte hul

Hvis neutronstjernekollisionen skabte en mere massiv neutronstjerne, det objekt ville hurtigt have roteret og besidde et enormt magnetfelt. I denne situation, objektet ville have brudt ud med en kraftig og ekspanderende boble af højenergipartikler, der ville have, på tur, genererede ekstreme røntgenemissioner. Men ifølge Chandra -observationer, røntgensignalet var hundredvis af gange svagere end forventet. Gennem en simpel eliminationsproces betyder det, at der sandsynligvis slet ikke er en hurtigt roterende neutronstjerne der, og det er mere sandsynligt, at der i stedet blev dannet et sort hul.

"Vi har muligvis besvaret et af de mest grundlæggende spørgsmål om denne blændende begivenhed:hvad skabte det?" sagde medforfatter Pawan Kumar fra University of Texas i Austin, i en erklæring. "Astronomer har længe mistanke om, at fusioner af neutronstjerner ville danne et sort hul og producere stråleudbrud, men vi manglede en stærk sag for det indtil nu. "

I betragtning af de mindste sorte huller, der er opdaget til dato, er omkring fire til fem gange massen af ​​vores sol, dette nyfødte sorte hul er sandsynligvis et rekordhugger som det mindste sorte hul, man kender. Og astronomer var vidne til dens fødsel. Observationer vil fortsætte, og hvis røntgensignalet fortsat svækkes i løbet af de kommende måneder og år, sandsynligheden for, at dette er et sort hul, vil fortsat styrke.

Dette var det første eksempel på "multi-messenger astronomy, "hvor gravitationsbølgesignalet og det elektromagnetiske signal (GRB) blev kombineret for at studere den samme astronomiske begivenhed. Det er den hellige gral for videnskaben, hvor vi direkte kan undersøge kollisionen af ​​neutronstjerner OG måle den GRB, de producerede, og det er det, der gjorde begivenheden så vigtig.