De ergste stellaire ontploffingen in de ruimte Een kilonova wordt geproduceerd door de botsing van twee neutronensterren, en het kan behoorlijk stellair vuurwerk opleveren. nasa, ESA, en A. Feild (STScI)

Wanneer een massieve ster zonder brandstof komt te zitten en sterft, het kan uitgaan in een gloed van glorie, exploderen als een supernova.

Maar supernova's zijn niet de enige grote explosies die er zijn. Voer de "kilonova" in. het is 1, 000 keer helderder dan een nova (wanneer een witte dwerg uitbarst), maar niet zo helder als een supernova. Een kilonova wordt veroorzaakt door de botsing van twee stellaire lijken. Deze gebeurtenissen produceren de krachtigste elektromagnetische explosies in het universum en zijn verantwoordelijk voor het overspoelen van het universum met goud.

Stellaire schillen

Neutronensterren zijn de stellaire lijken in kwestie. Geproduceerd door supernova's, deze extreem dichte schillen blijven achter nadat massieve sterren hun leven beëindigen. Ze bestaan ​​voornamelijk uit neutronen en zijn ongeveer tien kilometer breed. Maar laat je niet misleiden door hun relatief kleine formaat. Ze pakken de massa van een hele ster (zwaarder dan onze zon) in hun kleine volumes en bezitten intense magnetische velden. Dit betekent dat neutronensterren tot de meest extreme objecten in het bekende universum behoren. Een theelepel neutronenstermateriaal weegt maar liefst 1 miljard ton (907 miljoen metrische ton).

Neutronenstermaterie gedraagt ​​zich niet als normale materie. Deze door zwaartekracht gedomineerde objecten verpletteren alles waaruit ze zijn gemaakt in een "ontaarde" staat. Dat is, de drukken zijn zo extreem dat de kwantummechanica het enige is dat voorkomt dat hun massa op zichzelf instort en een zwart gat creëert.

Dus, als twee neutronensterren botsen, het zou natuurlijk een ongelooflijk gewelddadige en destructieve gebeurtenis zijn. Op 17 augustus wetenschappers zagen de nasleep van een dergelijke botsing met dank aan het Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Advanced LIGO) in de VS en het Virgo-observatorium voor zwaartekrachtgolven in Italië. Deze geavanceerde gravitatiegolfobservatoria ontdekten een heel vreemd, zwak signaal afkomstig van een sterrenstelsel genaamd NGC 4993, 130 miljoen lichtjaar verwijderd.

Astronomie met meerdere berichten

Tot dat moment, zwaartekrachtgolfdetectoren hadden alleen de samensmelting van zwarte gaten opgemerkt miljarden van lichtjaren verwijderd, dus het meten van een zwak signaal op relatief korte afstand kwam als een verrassing. Na analyse van de veelbetekenende zwaartekrachtgolf "chirp" (een snelle toename in frequentie als twee massieve objecten om elkaar heen draaien, uiteindelijk botsen en samensmelten), wetenschappers realiseerden zich dat het signaal, genaamd GW170817, was geen fusie van een zwart gat, het was in feite de samensmelting van twee neutronensterren. De sterren, met massa's van slechts 1,1 en 1,6 zonnen, was verstrikt geraakt in een zwaartekrachtdans, in elkaar schuiven en botsen.

Toen de detectie werd gedaan, NASA's Fermi-gammastralingsobservatorium en Europa's INTEGRAL-ruimtetelescoop hebben ook een krachtige flits van gammastraling vastgelegd van NGC 4993, bekend als een korte gammastraaluitbarsting (GRB).

Hoewel wetenschappers hebben getheoretiseerd dat korte GRB's worden gegenereerd door botsende neutronensterren, alleen met behulp van zwaartekrachtgolfdetectoren kon dit worden bevestigd. Dit is de eerste keer dat wetenschappers zowel de zwaartekrachtsgolven als de elektromagnetische golven van een enkele kosmische gebeurtenis hebben gemeten, het verbinden van een GRB met een fusie van neutronensterren en het openen van een geheel nieuwe manier om het universum te bestuderen - bekend als 'multi-messenger-astronomie'.

Kilonova!

De zwaartekrachtsgolven hielpen ons de GRB te verbinden met de botsing van neutronensterren, maar wat heeft de GRB gecreëerd?

De fusie van neutronensterren die GW170817 opleverde, was ongetwijfeld een gewelddadige. Terwijl de twee massa's snel om elkaar heen draaiden en contact maakten, enorme hoeveelheden superheet neutronenstermateriaal werden de ruimte in gestraald. Wanneer dit gebeurde, het vormde het toneel voor wat kilonova-vuurwerk.

Aangezien neutronensterren voornamelijk uit neutronen bestaan, en neutronen zijn een sleutelcomponent (samen met protonen) van atoomkernen, er vlogen plotseling VEEL subatomaire bouwstenen rond onmiddellijk na de ineenstorting van de neutronenster. De omstandigheden waren zo extreem dat deze omgeving rijp was om brokken radioactief neutronenstermateriaal aan elkaar te laten kleven, nieuwe elementen creëren. Via een proces dat snelle neutronenvangst ("r-proces") wordt genoemd, neutronen hechtten zich aan de nieuw geslagen elementen voordat ze radioactief konden vervallen. De creatie van nieuwe elementen genereerde een verbazingwekkende hoeveelheid energie, uitbarstend met krachtige gammastraling, het genereren van de GRB zagen astronomen op 130 miljoen lichtjaar afstand.

Vervolgstudies van de plaats van de turbulente explosie door de Hubble Space Telescope, Gemini Observatory en ESO Very Large Telescope hebben spectroscopisch bewijs onthuld dat het r-proces heeft plaatsgevonden. En dit is bijzonder:in de overblijfselen van de kilonova-explosie, enorme hoeveelheden zware elementen, zoals goud, platina, leiding, uranium en zilver waren gesynthetiseerd.

Wetenschappers hebben zich lang afgevraagd hoe elementen zwaarder dan ijzer in ons universum worden gecreëerd (elementen lichter dan ijzer worden gecreëerd via stellaire nucleosynthese in de kernen van sterren), maar nu hebben we waarnemingsbewijs dat deze catastrofale kilonova's ook kosmische gieterijen zijn waar de zwaarste - en kostbaarste - elementen worden gezaaid.

Noot van de redactie:dit artikel is gecorrigeerd op 20 oktober, een door de redactie aangebrachte onjuistheid recht te zetten, de helderheid van kilonova's verkeerd weergeven. Supernova's zijn, in feite, de helderste, gevolgd door kilonova's en nova's, respectievelijk.

Dat is nu interessant

Hoewel zwaartekrachtgolven met de snelheid van het licht reizen, GW170817 werd gedetecteerd door LIGO en Maagd vlak voordat de GRB werd gedetecteerd door Fermi en INTEGRAL. Volgens NASA, dit komt omdat de fusie van de neutronensterren het eerst plaatsvond (het lanceren van zwaartekrachtsgolven) en de kilonova enkele ogenblikken daarna uitbrak (het heelal opblazen met gammastralen).