VLBI: Kollision von Neutronensternen mit Jet

astronews.com Redaktion

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Durch das Zusammenschalten von Radioteleskopen auf fünf Kontinenten konnte jetzt ein stark gebündelten Materiestrahl, ein sogenannter Jet, nachgewiesen werden, der vom Überrest des bisher einzigen bekannten Gravitationswellenereignisses ausgeht, bei dem zwei Neutronensterne miteinander verschmolzen sind. Die Beobachtungen sind wichtig, um theoretische Modelle über solche Ereignisse zu verifizieren. (22. Februar 2019)

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Herr Senf

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Als "Überrest" hat sich mit größerer Wahrscheinlichkeit ein Schwarzes Loch gebildet GW170817 https://arxiv.org/abs/1712.03240v2
Weil zwei Neutronensterne involviert waren, sind als weitere Reste eine Scheibe und ein Jet möglich.
Bei der Verschmelzung von zwei SL haben wir keinen solchen optischen Counterpart (keine Materie da).
 

Protuberanz

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Weil zwei Neutronensterne involviert waren, sind als weitere Reste eine Scheibe und ein Jet möglich.
Bei der Verschmelzung von zwei SL haben wir keinen solchen optischen Counterpart (keine Materie da).
Was passiert bei Kontakt eines SL mit einem NS? Zerreist es den NS und er tüdelt in einer AS in das SL? Oder ist der NS klein genug, das er quasi fast im Stück über den EH rutscht und es doch noch zu einer Art Kollision kommt?
 

Herr Senf

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Warten wir mal den O3-Run von LIGO/VIRGO ab März ab, da müßte dann was dabei sein :cool:
Bisher hatten wir nur SL-SL-Merger ohne Beifang und einen NS-NS-Merger zum SL mit Blinzeln.
Es fehlen SL-SL->SL mit "Begleiteffekten", NS-NS->NS mit Feuerwerk und SL-NS->SL mit Nachglühen.

Mit den Methoden der numerischen Relativitätstheorie wurden alle Szenarien ja schon vorab durchgerechnet,
um per Mustererkennung und Match-Filter aus den Gravitationswellen den naheliegendsten Vorgang rauszufischen.
Ein Neutronenstern mit 20km ist da ziemlich kompakt, dürfte lange durchhalten und "schnell" verschluckt werden.
Trotzdem sollten vor dem Merger die Gezeitenkräfte Material absaugen, daß noch eine Weile in einer AS rumschwirrt.
 

TomS

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Ein Neutronenstern mit 20km ist da ziemlich kompakt, dürfte lange durchhalten und "schnell" verschluckt werden.
Trotzdem sollten vor dem Merger die Gezeitenkräfte Material absaugen, daß noch eine Weile in einer AS rumschwirrt.
Bei einem Neutronenstern? Dazu müsste die Gezeitenkraftwerke die Größenordnung der Kernkraft erreichen.
 

Herr Senf

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Schaffen's die Gezeitenkräfte?
An der Oberfläche eines Neutronensterns haben wir ~ 10[SUP]11[/SUP]g und eine 10m-Schicht aus FeKern-Kristallen. Sollte da nicht was "abplatzen" können?
Wer hat Lust zum Rechnen ab letztem stabilen Abstand kleiner 3*Rs, Rs wäre 90km bei 30 Sonnenmassen des SL, wie groß ist die Kraftdifferenz für 10m?

Hab jetzt keine Zeit - Grüße Dip
 

Protuberanz

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Bei einem Neutronenstern? Dazu müsste die Gezeitenkraftwerke die Größenordnung der Kernkraft erreichen.
Schade, das Du kein Fernsehkoch der alten Schule bist. Sonst hättest Du jetzt gesagt, "ich hab da schon mal vorbereitet." ;)
Aber verstehe ich Dich richtig? Hältst Du eine Kollision NS >-< SL für möglich? Wenn ja wie kann man die Gravitationswellen dann von einer NS >-< NS oder SL >-< SL Kollision unterscheiden?
 

TomS

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Ich habe jetzt mal Bindungsenergien und Gravitationspotential überschlagen.

Der Einfachheit halber setze ich Nickel-62 mit der höchsten Bindungsenergie pro Nukleon an. Für Nickel-62 bzw. Nickel-61 findet man 61.928345(6) u bzw. 60.931056(7) u; für ein Neutron 1.0086649 u. Ein u entspricht 931.4940954 MeV/c². Massendefekt bzw. Bindungsenergie dieses einzelnen Neutrons, d.h. die Energie zum Herauslösen des Neutrons aus Nickel-62 zu Nickel-61 betragen dann 10.6 MeV/c² bzw. 1.7 10[SUP]-12[/SUP] J.
Setzt man einen Neutronenstern mit einem Radius von 10 km sowie zwei Sonnenmassen an, so beträgt die gravitative potentielle Energie eines Neutrons in diesem Gravitationsfeld 4.4 10[SUP]-11[/SUP] J, interessanterweise also die selbe Größenordnung. Das Neutron wäre demnach durch die Gravitation ca. 26 mal so stark gebunden wie durch die starke Wechselwirkung.

Das überrascht mich. Kann das bitte mal jemand kontrollieren?

Ein zweiter, Neutronenstern der selben Größenordnung könnte bei sehr großer Annäherung also tatsächlich gravitativ Neutronen ablösen. Ich hätte gedacht, dass man das bereits aufgrund der starken Wechselwirkung ausschließen könne.

EDIT:

Abschätzung der maximalen Kraft aus dem Woods-Saxon-Potential

$$ F_{r=R} = \left.\frac{\partial}{\partial r}V(r)\right|_{r=R} = - \frac{V_0}{4a} \simeq 4000 N $$

Das ist natürlich gigantisch ggü. der Gravitationskraft von 1.7 10[SUP]-16 [/SUP]g, die auf ein Neutron in einem Gravitationsfeld mit 10[SUP]11[/SUP] g wirkt. Demzufolge wäre der Einfluss der Gravitationskraft eines Neutronensterns auf die Neutronen in einem zweiten Neutronenstern vernachlässigbar. Der zweite Neutronenstern würde nach dieser Abschätzung keine Neutronen ablösen.
 
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Ich

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Die Berechnungen sind beide nicht geeignet. Ein Kern aus ~10^60 Neutronen ist nicht stabil unter der starken WW. Die Bindungsenergie ist definitiv positiv (sogar sehr), und hat nichts mit den Verhältnissen an einem Nickelkern zu tun. Die konservativste Abschätzung wäre, nur die Gravitation zu berücksichtigen. Fügt man die starke Kraft hinzu, wird das Ganze nur noch instabiler.
Aber noch als Anmerkung dazu: Es sollte nicht überraschen, dass die gravitative Bindungsenergie in der Größenordnung der Bindungsenergie eines Neutrons in Nickel ist. In einem Neutronenstern ist es ja per definitionem energetisch günstiger, alle Protonen in Neutronen umzuwandeln. Das sind alleine schon mal 1,3 MeV pro Nukleon.
 
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