Ein „übergewichtiger“ Neutronenstern wurde von Astronomen beobachtet, die sagen, dass das mysteriöse Objekt astronomische Theorien widerlegt.
Der hypermassereiche Stern entstand durch die Verschmelzung zweier kleinerer Neutronensterne. Normalerweise führen solche Kollisionen zu Neutronensternen, die so massereich sind, dass sie fast augenblicklich unter ihrer eigenen Schwerkraft zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Aber die neuesten Beobachtungen zeigten, dass der Monsterstern mehr als einen Tag lang in Sichtweite schwebte, bevor er außer Sichtweite verschwand.
„Ein so massereicher Neutronenstern mit einer langen Lebenserwartung wird normalerweise nicht für möglich gehalten“, sagte Dr. Nuria Jordana-Mitjans, Astronomin an der University of Bath. „Es ist ein Rätsel, warum dieser so langlebig war.“
Die Beobachtungen werfen auch Fragen über die Quelle unglaublich energiereicher Blitze auf, die als kurze Gammastrahlenausbrüche (GRBs) bekannt sind und die Verschmelzungen von Neutronensternen begleiten. Es wurde allgemein angenommen, dass diese Ausbrüche – die energiereichsten Ereignisse im Universum seit dem Urknall – von den Polen des neu entstandenen Schwarzen Lochs ausgehen. Aber in diesem Fall muss der beobachtete Gammastrahlenausbruch vom Neutronenstern selbst ausgegangen sein, was darauf hindeutet, dass ein völlig anderer Prozess im Spiel war.
Neutronensterne sind die kleinsten, dichtesten Sterne, die es gibt, und sie liegen zwischen konventionellen Sternen und Schwarzen Löchern. Sie sind etwa 12 Meilen breit und so dicht, dass ein Teelöffel Material eine Masse von 1 Milliarde Tonnen hätte. Sie haben eine glatte Kruste aus reinen Neutronen, 10 Milliarden Mal stärker als Stahl.
„Das sind so seltsame exotische Objekte“, sagte Prof. Carole Mundell, Astronomin an der University of Bath und Mitautorin der Studie. „Wir können dieses Material nicht sammeln und in unser Labor zurückbringen, also können wir es nur untersuchen, wenn sie etwas am Himmel tun, das wir beobachten können.“
In diesem Fall, sagte Mundell, scheint etwas den Neutronenstern daran gehindert zu haben, „zu bemerken, wie massiv er ist“. Eine Möglichkeit ist, dass sich der Stern so schnell und mit solch immensen Magnetfeldern drehte, dass sein Kollaps verzögert wurde – etwa so, wie Wasser in einem geneigten Eimer bleibt, wenn es schnell genug herumgeschwenkt wird.
„Dies ist der erste direkte Blick, den wir möglicherweise auf einen hypermassiven rotierenden Neutronenstern in der Natur haben“, sagte Mundell. „Meine Vermutung ist, dass wir noch mehr von ihnen finden werden.“
Die unerwarteten Sichtungen wurden mithilfe des Neil Gehrels Swift Observatory der Nasa im Orbit gemacht, das den ersten Gammastrahlenausbruch aus einer etwa 10,6 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie entdeckte. Ein Roboterobservatorium, das Liverpool Telescope auf den Kanarischen Inseln, drehte sich dann automatisch, um die Folgen der Fusion zu beobachten. Diese Beobachtungen enthüllten verräterische Signaturen eines stark magnetisierten, schnell rotierenden Neutronensterns.
Dies deutet darauf hin, dass der Neutronenstern selbst den Gammastrahlenausbruch ausgelöst hat und nicht nach seinem Gravitationskollaps. Bisher war die genaue Abfolge der Ereignisse schwer auszumachen.
„Wir waren begeistert, das sehr frühe optische Licht dieses kurzen Gammastrahlenausbruchs einzufangen – etwas, das ohne die Verwendung eines Roboterteleskops immer noch weitgehend unmöglich ist“, sagte Mundell. „Unsere Entdeckung eröffnet neue Hoffnung für kommende Himmelsdurchmusterungen mit Teleskopen wie dem Rubin Observatory LSST, mit denen wir möglicherweise Signale von Hunderttausenden solcher langlebiger Neutronensterne finden, bevor sie zu Schwarzen Löchern kollabieren.“
Stefano Covino, ein Astronom am Brera Astronomical Observatory in Mailand, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte: „Das Team fand Beweise für die Existenz eines metastabilen hypermassereichen Neutronensterns, was eine wirklich wichtige Erkenntnis ist.“
Er sagte, die Arbeit könne neue Einblicke in die innere Struktur von Neutronensternen liefern, von denen angenommen wird, dass sie einen Kern aus exotischer Materie haben, obwohl die genaue Form, die dieser annimmt, unbekannt ist.
Die Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht.