Neutron Stars: Nøglen til guld og platin i universet!

Neutron Stars: Nøglen til guld og platin i universet!

Den 3. juni 2025 udtrykte Tim Dietrich, professor i teoretisk astrofysik ved universitetet i Potsdam, sit ønske om at besøge neutronstjerner med et rumfartøj. Disse ekstremt tætte, kompakte objekter dannes i supernovaeksplosioner af massive stjerner og skinner kortvarigt lige så stærkt som en hel galakse. Deres tæthed er betagende: En teskefuld materiale fra en neutronstjerne kan veje op til en milliard tons. Størstedelen af ​​disse fascinerende himmellegemer er placeret i dobbeltstjernesystemer. De mister energi, indtil de til sidst kolliderer, og frigiver utrolige mængder energi. Den første observerede kollision af neutronstjerner fandt sted den 17. august 2017, hvor både gravitationsbølger og lyssignaler blev detekteret, hvilket markerede en milepæl i moderne astronomi. Dette var begivenheden GW170817, som fandt sted uden for vores Mælkevej og detekterede lyssignalet fra en neutronstjernekollision i galaksen NGC 4993.

Ved sådanne kollisioner skabes nye elementer - herunder tunge elementer som guld og platin. Disse processer er komplekse og fascinerende; de er rettet mod produktionen af ​​gammastråler som dem, der blev observeret under kollisionen. I 2017-kollisionen opdagede astronomiske detektorer, såsom LIGO-detektorerne i Hanford, Washington og Livingston, Louisiana, en betydelig mængde gravitationsbølger. Disse blev optaget over en periode på omkring 100 sekunder. Målingen blev suppleret af Jomfru-detektoren, som gjorde lokaliseringen af ​​signalet mere præcis. Blot 1,7 sekunder senere opdagede Gamma-ray Burst Monitor (GBM) satellitterne om bord på Fermi-satellitten det medfølgende gamma-ray burst.

Opdagelser og teorier omkring neutronstjernekollisioner

Opdagelsen af ​​GW170817 markerer begyndelsen på multi-messenger astronomi. Denne nye metode kombinerer forskellige signaler for bedre at forstå universet. Den samtidige måling af gravitationsbølger og lyssignaler gav vigtige beviser for Einsteins relativitetsteori. Sandsynligheden for, at sammenfaldet af gravitationsbølger og gammastråler opstår ved en tilfældighed, er givet til 1 ud af 200 mio. Begivenheden bekræfter teorien om, at neutronstjernefusioner er hovedkilden til tungere grundstoffer, især r-proceselementer.

Opdagelsen af ​​gravitationsbølger er dog kun toppen af ​​isbjerget. Forskning fra Max Planck Institute for Gravitational Physics viser, at mekanismerne bag genereringen af ​​magnetiske felter i fusionerende neutronstjerner kan forklares gennem computersimuleringer. Disse simuleringer afslører, at neutronstjerner, som kun er omkring 20 kilometer i diameter, er i stand til at generere stærke magnetiske felter. Disse magnetohydrodynamiske processer viser, at to mekanismer bidrager til styrkelsen af ​​magnetfeltet: Kelvin-Helmholtz-ustabiliteten og den magnetiske rotations-ustabilitet, der fungerer som en dynamo.

Cirka 60 millisekunder efter fusionen udstødes en stråle hen over polerne på den resulterende magnetar, som er ansvarlig for at producere kilonova-stråling. Disse imponerende fænomener viser, at neutronstjernekollisioner ikke kun producerer spektakulære gravitationsbølger og lyssignaler, men også en række forskellige elementer og magnetiske felter - alle aspekter, der fortsat fascinerer astrofysikken og giver nye muligheder for opdagelse.

For fremtiden forbliver ideen om at rejse med et rumskib til sådanne begivenheder i andre galakser mere end blot en drøm. Konceptet med et warp-drev, som teoretisk kunne muliggøre hurtigere end lyshastigheder, er baseret på de fysiske formler for generel relativitet. Men indtil vi kan foretage sådanne rejser, forbliver kollisionen mellem neutronstjerner et fascinerende og komplekst emne for astronomi.