Seit im Jahr 2016 die erste direkte Entdeckung von Raum-Zeit-Wellen bekannt gegeben wurde, die als Gravitationswellen bekannt sind, hören Astronomen regelmäßig Schwarze Löcher im Universum klingeln. Projekte wie das Gravitational-Wave Laser Interferometer Observatory (bekannt als LIGO) entdeckten sie fast 100 Kollision von Schwarzen Löchern (und manchmal auch Neutronensterne), die das Gefüge des Universums erschüttern und unsichtbare Wellen durch den Weltraum schicken.
Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass LIGO bald eine andere Art von Vibration im Weltraum hören könnte: Kokons aus flüchtigem Gas, das von sterbenden Sternen ausgestoßen wird. Forscher der Northwestern University verwendeten hochentwickelte Computersimulationen massereicher Sterne, um zu zeigen, wie diese Kokons Gravitationswellen erzeugen könnten, die „unmöglich zu ignorieren“ sind, so die Studie, die diese Woche auf dem 242. Treffen vorgestellt wurde. Amerikanische Astronomische Gesellschaft. Die Untersuchung dieser Wellen im wirklichen Leben kann Aufschluss über den gewaltsamen Tod von Riesensternen geben.
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Wenn massereichen Sternen der Treibstoff ausgeht, kollabieren sie Schwarze Löcher, schleudert gleichzeitig riesige Strahlen ultraschneller Teilchen aus. Das Astronomenteam simulierte diese letzten Stadien im Leben eines Sterns und dachte, die Jets könnten Gravitationswellen auslösen – aber etwas anderes stand im Mittelpunkt.
„Als ich die Gravitationswellen aus der Umgebung des Schwarzen Lochs berechnete, fand ich eine andere Quelle, die meine Berechnungen durcheinander brachte – den Kokon“, sagt der Hauptforscher. Erz Gottliebsagte der Astronom am Northwestern Interdisciplinary Research and Exploration Center in Astrophysics, V.I Stellungnahme. Der Kokon ist eine turbulente Gasmasse, die entsteht, wenn die äußeren Schichten eines kollabierenden Sterns mit den hochenergetischen Strahlen interagieren, die aus dem Inneren austreten. Um Gravitationswellen zu erzeugen, brauchen wir etwas Massives, das sich asymmetrisch bewegt, genau wie die Materie eines Kokons.
„Ein tiefer Strahl im Inneren eines Sterns schießt und macht sich dann auf den Weg, zu entkommen“, sagte Gottlieb. „Es ist so, als würde man ein Loch in die Wand bohren. Der rotierende Bohrer trifft auf die Wand und Trümmer ergießen sich aus der Wand. Der Bohrer gibt diesem Material Energie. Ebenso durchdringt der Strahl den Stern, wodurch sich die Materie des Sterns erwärmt.“ und austreten. Diese Trümmer bilden die heißen Schichten eines Kokons.
Nach Gottliebs Berechnungen sollten die vom Kokon erzeugten Wellen bei den nächsten Beobachtungen von LIGO leicht zu erkennen sein. Darüber hinaus strahlen die Kokons Licht aus, sodass Astronomen mithilfe von Gravitationswellen und Teleskopen gleichzeitig Informationen über sie erhalten können – eine aufregende Leistung, die als Multi-Messenger-Astronomie bekannt ist.
Wenn LIGO in naher Zukunft tatsächlich einen Kokon bemerkt, wird dies mit Sicherheit einen interessanten neuen Blick auf das Innere von Sternen und das Ende ihres Lebens bieten. Dies ist möglicherweise das erste Mal, dass LIGO Gravitationswellen von einem einzelnen Objekt und nicht von Wechselwirkungen zwischen zwei binären Objekten, die einander umkreisen, nachweisen kann.
„Bis heute hat LIGO nur Gravitationswellen von binären Systemen entdeckt, aber eines Tages wird es die erste nicht-binäre Quelle von Gravitationswellen entdecken“, sagte Gottlieb. „Kokons sind einer der ersten Orte, an denen wir nach einer solchen Quelle suchen müssen.“
Die Forschung des Teams wurde noch nicht in einer Fachzeitschrift veröffentlicht.
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