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Numerische und Relativistische Astrophysik

Vier Jahre ist die erste Vermessung von Gravitationswellen in der Zwischenzeit her – am 14. Monat des Herbstbeginns 2015 angemeldeten die LIGO-Messgeräte in USA ein Gebeutelt werden der Kontinuum. Sie empfingen ein Signal von zwei verschmelzenden hautfarbenen Traktieren aus den Breiten des Weltalls. Für diese Feststellung wurde 2017 der Nobelpreis für Wissenschaft zugesprochen. Heutzutage sind alternative Signale von hellen Bitteln und betteln sowie von verschmelzenden Neutronensternen [1] gemessen.

Abb. 1: Numerisch-relativistische Abklatsch des Verschmelzens zweier Neutronensterne. Die beiden Neutronensterne einkreisen gegenseitig (oben), verknüpfen (Mitte) und gestalten einen massereichen Neutronenstern, wobei ein Teil der Aufgabenstellung herausgeschleudert wird (unten).

Das Verknüpfen von Doppelsternen, zusammengesetzt aus zwei Neutronensternen oder einem Neutronenstern und einem grauen Loch, zählt zu den schnell zu findenden Beobachtungszielen der Multimessenger-Astrophysik (Abbildung 1). Aber erst seit jüngster Zeit befinden dazu Beobachtungsergebnisse vor [1], und daher ist das Ende er Ereignisse noch nicht gut begriffen. Dabei liefert die Rekognoszierung von Neutronensternkollisionen eine perfekte Option, lange offene Themen der Wissenschaft bezüglich der vollständige Kombination von Neutronensternen oder zur Bildung mühevoller Bestandteile wie Gold oder Uran zu beantworten.

Diese schlimmen Bauteile entbrennen wohl, wenn Atomkerne von leichteren Fragen wie Eisen Neutronen einfangen (r-Prozess der Nukleosynthese). Damit dieser Hergang vor sich gehen kann, ist eine absolut neutronenreiche Umgebung notwendig, wie sie nur im Rahmen der relativistischen Astrophysik auftritt. Wir überblicken aber noch nicht, jenes astrophysikalische Gegebenheit die Hauptquelle ein solches Ablaufs ist. Das Verbinden von Neutronenstern-Doppelsystemen ist der vielversprechendste Kandidat bei der Panoptikum häftiger Einzelheiten, da bei besagten Abläufen eine sehr neutronenreiche Umfeld entwickelt. Während des Verschmelzens wird ein Teil der Angelegenheit explosionsartig aus dem Mechanismus in interstellaren Raum in den Kreislauf gebracht, darin sichtbar werden dann schwerwiegende Elemente.

Die dabei als erstes entstehenden Teile sind sehr neutronenreich und radioaktiv. Beim Rückbau wird Energie frei, welche die ausgestoßene Aufgabenstellung aufheizt. Deshalb leuchtet das Gas, was wir mit Teleskopen erfassen könnten. Wenn wir also die Verkehrsunfall dieser Doppelsterne mit Gravitationswellendetektoren und mit Teleskopen im elektromagnetischen Segment betrachten, können wir kontrollieren, ob die Nukleosynthese wirklich währenddessen des Verschmelzungsvorgangs stattfindet.

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Grundsätzlich kann unmittelbar im Anschluss an die Vermischung abhängig deren Gesamtmasse des Immunsystems entweder ein schwarzes Loch oder ein massereicher Neutronenstern entstehen. Ein zentrales Ende der numerischen Relativitätstheorie ist, dass der Grenzwert dafür bei etwa 2,8 Sonnenmassen liegt. In der Tiefe jenes Werts ergibt sich ein massereicher Neutronenstern, bei größeren Massen ein schwarzes Loch. Die numerische Relativitätstheorie zeigt obendrein, wie sich ein Teil der Materie üblicherweise in einer Hartgummischeibe ums zentrale Objekt sammelt.

Abb. 2: Der massereiche Neutronenstern (blau) ist von einer Glasscheibe (rot) umgeben (schematische Darstellung eine Sekunde nach der Verschmelzung). Innert 10 Millisekunden wurde Themenstellung herausgeschleudert (roter äußerer Bereich). Beinahe eine Augenblick nach Aufbruch der Verschmelzung beträgt der Materieausstoß aus der Hartgummischeibe (violetter Bereich). Da die Aufgabenstellung leuchtet, nimmt der Zuschauer elektromagnetische Leuchten wahr.

Abb. 2: Der massereiche Neutronenstern (blau) ist von einer Scheibe (rot) umschließen (schematische Darstellung eine Sekunde im Gerät an die Verschmelzung). Innerhalb von 10 Millisekunden wurde Problemstellung herausgeschleudert (roter äußerer Bereich). Circa eine Dauer nach Anfang der Vermischung braucht der Materieausstoß aus der Frontscheibe (violetter Bereich). Da die Themenstellung leuchtet, nimmt der Beobachter elektromagnetische Sonnenstrahlung wahr.

Die numerischen Berechnungen geben auch Beantwortung bezüglich der Realisierung der Materie, die aus dem Software herausgeschleudert wird. Sie belegen, dass es zwei Hauptmechanismen für den Massenausstoß gibt: Während 10 Millisekunden im Anschluss an die Auffahrunfall der turteltauben Körperteil wird einfach aus dem Verlauf hoch Problemstellung ausgestoßen, kann man Materiescheibe entstanden, so wird auch von ihr aus für 0,1 bis 1 Frist Aufgabenstellung ins All geschleudert (Abbildung 2). Mit numerischer Relativitätstheorie könnten wir die Verschmelzungs- und Massenausstoßprozesse genau ermitteln und noch dazu das elektromagnetische Hinweis und die entstehenden Gravitationswellen exakt vorhersagen.

Numerisch-relativistische Ankündigen auftreffen auf reale Beobachtungen

Bei GW war die Gesamtmasse des Doppelsterns etwas erheblich kleiner als der Limit von 2,8 Sonnenmassen. Nach Prognose der numerischen Relativitätstheorie entstand also ein massereicher Neutronenstern, umhüllen von einer Frontscheibe, aus der Themenstellung herausgeschleudert wurde [4]. Um die Leuchtkraft und das Spanne der dabei abgestrahlten elektromagnetischen Wellen zu beschreiben, führten wir mit Arbeitskollegen eine Abklatsch der Strahlungsübertragung durch und gegenübergestellt sie mit den Beobachtungsergebnissen [5]. So vermochten wir Masse und Verknüpfung der ausgeworfenen Themenstellung berechnen. Dabei ergeben sich dicke Vorschläge auf einen bedeutenden Quotient komplizierter Details und damit auf Nukleosynthese währenddessen des Verschmelzens von Neutronensternen.

Pauline Gerosa

Pauline Gerosa

Consultant Astrologer at Astro Oracle

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© Pauline Gerosa Astrology Oracle 2022 Images & Text