Kokon verhüllt kollidierende Neutronensterne

Mit Teleskopen auf der gesamten Welt verfolgten Astronomen im August 2017 erstmals, wie zwei Neutronensterne in einer fernen Galaxie zusammenstießen und miteinander verschmolzen. Anders als erwartet zeigen die Radiobeobachtungen dieser Kollision keinerlei Hinweise auf einen Jet – einen weit ins All hinausschießenden, stark gebündelten Materiestrahl. Stattdessen scheint ein Kokon aus ausgeworfener Materie die Energie der Explosion aufzunehmen, berichten Kunal Mooley vom California Institute of Technology und seine Kollegen nun im Fachblatt „Nature“.

Den ersten Hinweis auf eine Kollision zweier Neutronensterne lieferten am 17. August die beiden Gravitationswellendetektoren von LIGO in den USA sowie der VIRGO-Detektor in Italien. Mithilfe der erstmals von drei Detektoren registrierten Signale konnten die Forscher die genaue Position der Quelle per Triangulation identifizieren, um auch im elektromagnetischen Spektrum nach Spuren des Ereignisses zu suchen. So konnten die Astronomen die Kollision nicht nur im optischen und infraroten Bereich beobachten, sondern auch Radio-, Röntgen- und Gammastrahlung von dem Ereignis empfangen.

Als Ursache für die etwa zwei Sekunden andauernden Ausbrüche hochenergetischer Gammastrahlung hatten theoretische Modelle bereits früher verschmelzende Neutronensterne vermutet. In diesen Modellen entsteht die Gammastrahlung durch einen Jet – einen durch Magnetfelder eng gebündelten Materiestrahl –, der bei der Verschmelzung ins All hinausschießt. Das theoretisch vorhergesagte Szenario konnten Mooley und sein Team nun allerdings nicht bestätigen. Drei Monate lang hatten sie das Objekt mit mehreren Radioteleskopen beobachtet. „Die Intensität der Radiostrahlung, die von dem Objekt ausgeht, steigt langsam an“, erläutert Mooley. „Das deutet darauf hin, dass hier Materie mit nahezu Lichtgeschwindigkeit weit gefächert nach außen strömt.“ Bei einem Jet würden die Forscher dagegen eine Abnahme der Radiostrahlung mit der Zeit erwarten. Der langsame Anstieg der Radiostrahlung deute vielmehr darauf hin, dass sich um die kollidierenden Neutronensterne eine Art Kokon aus dichter Materie bildet, der die Energie des entstehenden Jets aufnimmt und seine weitere Ausbreitung verhindert, so die Forscher.

Wäre diese Vorstellung korrekt, so Mooley und seine Kollegen, müsste auch die Röntgenstrahlung des Objekts mit der Zeit zunehmen. Beobachtungen des Röntgensatelliten Chandra am 2. und 6. Dezember 2017 bestätigten diese Vorhersage und damit das neue Modell. Auf diese Weise sollte es künftig möglich sein, weitere Zusammenstöße von Neutronensternen nicht nur über Gravitationswellen, sondern auch über die charakteristische, zunehmende Strahlung im Radio- und Röntgenbereich zu identifizieren.