Es wird angenommen, dass das Gold, aus dem der Ring und der Schmuck bestehen, sowie das als Brennstoff in Kernkraftwerken verwendete Uran aus den heftigen Bedingungen stammen, die entstehen, wenn zwei extrem dichte tote Sterne, sogenannte Neutronensterne, kollidieren.
Diese Kollision zwischen Neutronensternen erzeugt auch Wellen in der Raumzeit, sogenannte Gravitationswellen, Ausbrüche hochenergetischer Strahlung, sogenannte Gammastrahlenausbrüche, und Lichtblitze, sogenannte Kilonovas, die hier auf der Erde nachgewiesen werden können. Unterschriften einer solchen Veranstaltung wurden am 17. August 2017 enthüllt.
Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern, darunter Forscher des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik und der Universität Potsdam, ein fortschrittliches Softwaretool verwendet, um die Signaturen dieser Kilonova-Explosion zu analysieren und Daten aus Radio- und Röntgenbeobachtungen anderer Objekte hinzuzufügen . Neutronensterne, kernphysikalische Berechnungen und die Ergebnisse von Kollisionsexperimenten, die in Teilchenbeschleunigern hier auf der Erde durchgeführt wurden.
Diese Bemühungen könnten dazu beitragen, die seltsamen, turbulenten Umgebungen besser zu verstehen, die entstehen, wenn extrem dichte tote Sterne miteinander kollidieren und die einzigen Orte entstehen, von denen Wissenschaftler wissen, dass sie Elemente bilden können, die schwerer als Eisen sind.
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„Unsere neue Methode wird helfen, die Eigenschaften von Materie bei extremer Dichte zu analysieren. Sie wird uns auch ermöglichen, die Ausdehnung des Universums besser zu verstehen und zu verstehen, in welchem Ausmaß schwere Elemente bei der Verschmelzung von Neutronensternen entstehen“, sagten das Teammitglied und Max Planck-Institut für Forschung. Gravitationsphysiker Tim Dietrich Das sagte er in einer Erklärung.
Zersplitternde Neutronensterne als extreme kosmische Labore
Neutronensterne entstehen, wenn massereiche Sterne ihren Brennstoff für die Kernfusion in ihren Kernen aufgebraucht haben. Dies führt dazu, dass dieser Kern schnell zusammenbricht, wenn sich die äußeren Schichten des Sterns entfernen, und zurück bleibt ein Körper mit einer Masse, die ein- oder zweimal so groß ist wie die Masse der Sonne, komprimiert auf eine Breite, die einer Stadt hier auf der Erde entspricht, etwa 12 Meilen. (20 km).
Infolgedessen ist die Materie, aus der ein Neutronenstern besteht, so dicht, dass eine bloße Masse in Würfelzuckergröße, wenn sie auf die Erde gebracht wird, so viel wiegen könnte wie 3.000 Empire State Buildings oder die gesamte Menschheit. Diese tote Sternmaterie ist auch deshalb ungewöhnlich, weil sie reich an Neutronen ist, also Teilchen, die normalerweise zusammen mit Protonen in Atomkernen gefangen sind.
Wenn Neutronensterne kollidieren, wird ein Sprühnebel dieses neutronenreichen Materials in den Weltraum freigesetzt. Dadurch entsteht eine Umgebung voller freier Neutronen, die schnell von anderen Atomen eingefangen werden können, wodurch extrem schwere Elemente entstehen, die die Grenzen des Periodensystems überschreiten – was Wissenschaftler als „Rapid Capture-Prozess“ oder „R-Prozess“ bezeichnen.
Diese Elemente sind instabil und zerfallen in stabile schwere Elemente wie Gold und Uran. Dieser Zerfall geht mit der Emission elektromagnetischer Strahlung einher, dem Licht, das den Kilonova-Blitz bildet.
Das bedeutet, dass die Untersuchung der Kilonovas, die nach der Verschmelzung eines Neutronensterns auftreten, eine einzigartige Möglichkeit ist, die physikalischen Prozesse zu untersuchen, die Elemente jenseits von Eisen bilden, die nicht in den feurigen Kernen selbst der massereichsten Sterne entstehen können.
Bisher wurde nur eine Neutronensternverschmelzung zu einem kontrahierenden Doppelsternsystem in Bezug auf Gravitationswellen und elektromagnetische Emissionen aufgezeichnet.
Das Ereignis mit der Bezeichnung GW170817 entstand aus der Kollision von Neutronensternen, die sich 130 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befanden, die zusammen umkreisten und verschmolzen und dabei Signale erzeugten, die 2017 hier auf der Erde entdeckt wurden.
Das Team verwendete seine Software, um ein Modell dieses Ereignisses zu erstellen, das aus Gravitationswellen der letzten Spiralen dieser Neutronensterne umeinander vor ihrer Kollision, dem bei der Kollision ausgelösten Gammastrahlenausbruch und der Kilonova-Emission des Neutrons besteht Stern. Das Umfeld der Fusion Tage bis Jahre nach ihrer Durchführung.
„Durch die kohärente und gleichzeitige Analyse der Daten erhalten wir genauere Ergebnisse“, sagte Teammitglied und Wissenschaftler der Universität Utrecht, Peter T. H. Pang.
Dies ermöglichte es dem Team, genaue Details darüber zu liefern, was während der Neutronensternverschmelzung vor mehr als 130 Millionen Jahren geschah und die Umgebung mit Gold, Uran und anderen schweren Elementen angereichert hätte.
Das vom Team entwickelte Modell sollte geeignet sein, die Ereignisse detailliert darzustellen, die bei der Kollision anderer Neutronensterne auftreten.
Diese Forschung wird gestärkt, wenn das in den USA ansässige Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), das in Italien ansässige Virgo und der in Japan ansässige Kamioka Gravitational-Wave Detector (KAGRA) vor zukünftigen Beobachtungen Upgrades erhalten, die „mehr Wellen hören werden“. Raumzeit, ausgelöst durch Kollisionen.“ Neutronensterne.
