Einige der dramatischsten Ereignisse im Universum sind Gammastrahlenausbrüche (GRBs), kurze Lichtimpulse, die so hell sind, dass sie aus Milliarden von Lichtjahren Entfernung gesehen werden können. Forscher unterteilen diese Ereignisse in kurze GRBs, die einige Sekunden dauern, und lange GRBs, die bis zu einer Minute dauern. Lange Zeit dachten Forscher, dass alle langen Gammastrahlenausbrüche durch den Kollaps massereicher Sterne verursacht werden. Aber jetzt deuten neue Forschungsergebnisse darauf hin, dass einige lange GRBs durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne verursacht werden könnten.
Ein Neutronenstern ist der dichte Kern, der nach dem Kollaps eines riesigen Sterns übrig bleibt, und ist eines der dichtesten Objekte im Universum – nach Schwarzen Löchern an zweiter Stelle. Neutronensterne sind mit einem Durchmesser von etwa 6 Meilen sehr klein, haben aber mehr Masse als die gesamte Sonne. Wenn also zwei Neutronensterne kollidieren und miteinander verschmelzen, ist das Ergebnis explosiv. Die Verschmelzung zweier Neutronensterne wird als Kilonova bezeichnet, ein seltenes Ereignis, das einen riesigen Lichtblitz erzeugt und bekanntermaßen kurze GRBs erzeugt.
Aber als zwei Wissenschaftlerteams einen kürzlich identifizierten GRB untersuchten, der 50 Sekunden dauerte und ihn gut in die lange GRB-Klassifikation einordnete, stellten sie fest, dass er nicht durch einen massiven Sternkollaps verursacht wurde, sondern durch eine Neutronensternverschmelzung.
„Dieses Ereignis sieht anders aus als alles andere, was wir zuvor bei einem langen Gammastrahlenausbruch gesehen haben“, sagte die leitende Forscherin Jillian Rastinejad von der Northwestern University in einer Erklärung. „Seine Gammastrahlen ähneln denen von Ausbrüchen, die beim Kollaps massereicher Sterne entstehen. Angesichts der Tatsache, dass alle anderen bestätigten Verschmelzungen von Neutronensternen, die wir beobachtet haben, von Ausbrüchen begleitet wurden, die weniger als zwei Sekunden dauerten, hatten wir allen Grund zu der Annahme, dass dieser 50-Sekunden-GRB durch den Kollaps eines massereichen Sterns entstanden ist. Dieses Ereignis stellt einen spannenden Paradigmenwechsel für die Astronomie mit Gammastrahlenausbrüchen dar.“
Das bedeutet, dass die Ursachen von GRBs komplexer sein müssen als bisher angenommen. Wenn Neutronensternverschmelzungen sowohl lange als auch kurze GRBs auslösen können, muss es etwas über Neutronensterne oder GRBs geben, das noch verstanden werden muss.
„Wenn man zwei Neutronensterne zusammenfügt, gibt es dort nicht wirklich viel Masse“, erklärte Co-Autor Wen-fai Fong. „Ein bisschen Masse sammelt sich an und treibt dann einen sehr kurzen Ausbruch an. Im Falle massiver Sternkollaps, die traditionell längere Gammastrahlenausbrüche antreiben, gibt es eine längere Fütterungszeit.“
Die Forschung kann auch verwendet werden, um schwer fassbare Kilonova-Ereignisse zu finden, die untersucht werden können, indem man sowohl den langen als auch den kurzen GRBs folgt.
„Diese Entdeckung ist eine klare Erinnerung daran, dass das Universum nie vollständig erforscht ist“, sagte Rastinejad. „Astronomen halten es oft für selbstverständlich, dass die Ursprünge von GRBs anhand der Länge der GRBs identifiziert werden können, aber diese Entdeckung zeigt uns, dass es noch viel mehr über diese erstaunlichen Ereignisse zu verstehen gibt.“
Die Forschungsergebnisse werden im Fachjournal Nature veröffentlicht.
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