Es war eine kosmische Katastrophe: In 130 Millionen Lichtjahren Entfernung kollidieren die extrem dichten, kompakten Kerne zweier toter Sterne miteinander – zwei Neutronensterne. Ihre GW170817 getaufte Verschmelzung brachte das Raumzeit-Gefüge zum Schwingen und setzte enorme Mengen Energie in Form von Strahlung frei. Doch genau diese Strahlung sorgt seither für Rätselraten unter Astronomen. Denn die strahlenden Nachwehen der kosmischen Kollision, die Teleskope in der ganzen Welt über mehrere Monate hinweg verfolgten, entsprachen nicht den Erwartungen. Der Theorie nach entstehen nach einer solchen Verschmelzung zweier Neutronensterne zu einem Schwarzen Loch gewaltige Jets aus ultraschnellen Teilchen und Strahlung. Diese schmalen, aber extrem energiereichen Bündel können, wenn sie über die Erde hinwegstreichen, einen kurzen Gammastrahlenausbruch (GRB) erzeugen – so die Annahme.
Trümmer-Kokon oder ultraschneller Jet?
Doch die ersten Beobachtungsdaten des Nachglühens von GW170817 schienen dieser Theorie zu widersprechen. Statt eines schmalen Jets wiesen die Strahlungs-Eigenschaften alle Merkmale einer eher diffusen, breitgestreuten Strahlenemission auf. Astronomen vermuteten daher, dass ein Kokon aus ausgeschleuderten Kollisionstrümmern den Jet aufgehalten und geschwächt haben muss. Das Problem daran: Sollte das bei solchen Kollisionen die Regel sein, dann können sie nicht die Erklärung für die kurzen Gammastrahlenausbrüche sein. Um mehr Klarheit zu schaffen, haben Kunal Mooley vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) und sein Team die Beobachtungsdaten eines US-weiten Zusammenschlusses von Radioteleskopen ausgewertet. Das Netzwerk der Very Long Baseline Interferometrie (VLBI) hatte das Radiowellen-Nachglühen 75 und 230 Tage nach der Neutronenstern-Kollision aufgezeichnet.
Die neuen Daten enthüllen nun: Entgegen früherer Beobachtungen hat die Verschmelzung doch einen schmalen, ultraschnellen Jet erzeugt. Zwar wurde dessen Energie und Strahlung in den ersten 60 Tagen nach der Kollision von einem Trümmer-Kokon gebremst und teilweise geschluckt. Dann aber durchbrach der Jet diesen Kokon und dominierte von da an die Strahlenemission des Ereignisses. “Basierend auf unseren Analysen ist dieser Jet sehr schmal, maximal fünf Grad breit und er zeigt rund 20 Grad von der Erde weg”, berichtet Koautor Adam Deller von der Swinbourne University of Technology. “Das Material in diesem Jet muss mit mehr als 97 Prozent der Lichtgeschwindigkeit ins All hinaus rasen.”
Wie die Forscher erklären, tritt bei einem solchen schmalen, extrem schnellen Jet ein besonderer Effekt auf, die sogenannte superluminale Bewegung. “Dabei messen wir eine Bewegung des Jets, die viermal schneller zu sein scheint als das Licht”, erklärt Mooley. “Diese Illusion kommt zustande, wenn der Jet fast direkt auf die Erde zeigt und das Material in ihm auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt ist.”
