Binäre Neutronensterne: Umkreisen und Verschmelzung

Binäre Neutronensterne: Umkreisen und Verschmelzung

Magnetisierte binäre Neutronensterne gleicher Masse

Eine Simulation von kollidierenden Neutronensternen hilft zu erklären, was sich hinter kurzen Gammastrahlenausbrüchen verbergen könnte.

Bildrechte:
L. Rezzolla (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Institut für Theoretische Physik, Frankfurt), M. Koppitz (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Zuse-Institut Berlin)

Abb. 1: Zwei Neutronensterne verschmelzen innerhalb von Millisekunden zu einem Schwarzen Loch. Dabei bildet sich ein starkes Magnetfeld entlang der Rotationsachse und erzeugt einen Jet, der ultraheiße Materie ins All schleudert. In diesem Jet können Blitze im Gammalicht entstehen.

Hinweis: Die Veröffentlichung von Filmen und Bildern bedarf der schriftlichen Einwilligung und erfolgt nur unter Nennung der Rechteinhaber. Bitte kontaktieren Sie aei_zib_images@aei.mpg.de zwecks Einholung der Genehmigung.

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© NASA

Neutronensterne verschmelzen zu einem Schwarzen Loch und erzeugen einen Gammastrahlenausbruch

https://www.youtube.com/watch?v=ow9JCXy1QdY

Binäre Neutronensterne ungleicher Masse

Einander umkreisende Neutronensterne verschmelzen und bilden ein Schwarzes Loch. Massenverhältnis der Neutronensterne: 0,8 oder 0,94.

L. Rezzolla, L. Baiotti, B. Giacomazzo, D. Link, J. A. Font
Accurate evolutions of unequal-mass neutron-star binaries: properties of the torus and short GRB engines
Class. Quantum Grav. 27 114105 (2010)
Source
DOI

Bildrechte:
L. Baiotti (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), L. Rezzolla (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Institut für Theoretische Physik, Frankfurt), M. Koppitz (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Zuse-Institut Berlin)

Hinweis: Die Veröffentlichung von Filmen und Bildern bedarf der schriftlichen Einwilligung und erfolgt nur unter Nennung der Rechteinhaber. Bitte kontaktieren Sie aei_zib_images@aei.mpg.de zwecks Einholung der Genehmigung.

Abb. 1

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Umkreisen und Verschmelzung von massegleichen relativistischen Neutronensternen

Einander umkreisende Neutronensterne verschmelzen und bilden ein Schwarzes Loch. Polytropische Zustandsgleichung für hohe Massen.

Bildrechte:
L. Baiotti, B. Giacomazzo (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), L. Rezzolla (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Institut für Theoretische Physik, Frankfurt), R. Kähler (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Zuse-Institut Berlin)

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Abb. 1
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Umkreisen und Verschmelzung von massegleichen relativistischen Neutronensternen (polytropische Zustandsgleichung für kleine Massen)

Die Bilder zeigen die Simulation von zwei Neutronensternen, die zu einem einzigen Objekt verschmelzen: einem hypermassiven Neutronenstern (HMNS). Mit verschiedenen Farben dargestellt sind verschiedene Werte der Dichte mit Grün für hohe Dichte und Orange für niedrige Dichte. Obwohl sehr heiß, kann der HMNS der Schwerkraft nicht widerstehen und kollabiert nach Sekundenbruchteilen zu einem Schwarzen Loch. Das Material niedriger Dichte (orange) erzeugt dann einen Torus, der das Schwarze Loch umkreist und zu der Konfiguration führt, die hinter Gammastrahlenausbrüchen erwartet wird.

Bildrechte:
L. Baiotti, B. Giacomazzo (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), L. Rezzolla (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Institut für Theoretische Physik, Frankfurt), R. Kähler (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Zuse-Institut Berlin)

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4

Umkreisen und Verschmelzung von massegleichen relativistischen Neutronensternen (Zustandsgleichung für hohe Massen, ideale Flüssigkeiten)

Die Bilder zeigen die Entwicklung von Doppelneutronensternen, die einander umkreisen und verschmelzen. Das Produkt der Verschmelzung ist ein Neutronenstern (NS), der zu massiv ist, um der Schwerkraft zu widerstehen, und bald kollabiert und ein Schwarzes Loch (SL) erzeugt. Während dieses Prozesses wird ein Teil der Materie, aus der der NS besteht, gewissermaßen "ausgelassen" und bildet eine Scheibe, die sich langsamer auf das SL akkretiert. Der Torus ist sehr heiß (~ 1011 - 1012 K) und kann Lectron-Positron-Paare erzeugen. Dies wird als Ursprung der Gammastrahlenausbrüche, der stärksten Energiequellen im Universum, angenommen.

Bildrechte:
L. Baiotti, B. Giacomazzo (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik), L. Rezzolla (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Institut für Theoretische Physik, Frankfurt), R. Kähler (Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik & Zuse-Institut Berlin)

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