När neutronstjärnor kolliderar slocknar de med en enorm smäll, vilket ger en explosion som är upp till tusen gånger kraftigare än en supernova. Men ibland går de ut med ett gnäll, och en ny serie simuleringar visar varför: de förvandlas till ett svart hål.
Upptäckten av gravitationsvågor från kolliderande neutronstjärnor 2017 var en vattendelare inom astronomi. Förutom gravitationsstrålningen observerade astronomer även händelsen med en mängd elektromagnetiska teleskop, allt från radio till gammastrålar. Den kombinerade ansträngningen avslöjade att de kolliderande neutronstjärnorna producerade kilonovaer, en speciell typ av explosion som är cirka 1 000 gånger kraftigare än en typisk supernova.
Men två år senare, en liknande gravitationsvågsignal , känd som GW190425, hade ingen elektromagnetisk motsvarighet. Visserligen var det inte den bästa tiden för våra teleskop att skanna i den delen av himlen, men allt ansett var det relativt tyst.
Hur kunde två neutronstjärnor kollidera utan att lämna en våldsam strålningsblixt?
Nyligen ett team av astronomer vände sig till stora gigantiska datorsimuleringar för att ge ett svar . Inklusive så mycket som relevant fysik som möjligt, såg de hur låtsas neutronstjärnor kolliderade på olika sätt. Specifikt försökte de efterlikna fusionshändelsen som ledde till gravitationsvågssignalen GW190425.
Ett team av europeiska forskare, som använder data från X-shooter-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope, har hittat signaturer av strontium som bildats i en neutron-stjärnefusion. Denna konstnärs intryck visar två små men mycket täta neutronstjärnor vid den punkt där de smälter samman och exploderar som en kilonova. I förgrunden ser vi en representation av nyskapat strontium. Bildkredit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
Enligt signalen hade de två neutronstjärnorna en sammanlagd massa på 3,5 solmassor, men en neutronstjärna var dubbelt så tung som den andra . Detta var mycket annorlunda än 2017 kilonova, som innehöll två neutronstjärnor med ungefär samma massa.
Simuleringarna avslöjade att när två neutronstjärnor med ojämn massa kolliderar är det inte bara en direkt bilolycka. Det är en fruktansvärd röra.
Tyngdkraften hos den större neutronstjärnan kan slita isär den mindre och förvandla den till stjärnbitar långt före nedslaget. Sedan, istället för att bara smälla ihop, regnar material från den mindre upprivna neutronstjärnan ner på den större, vilket utlöser en gravitationskollaps och förvandlar den till ett svart hål.
När det har bildats äter det svarta hålet upp alla potentiella strålningssignaler som kunde ha lämnat systemet. Under tiden fortsätter de trasiga resterna av den mindre neutronstjärnan att kretsa och sakta glider ner i det svarta hålet utan ett rop på hjälp eller en blixt av strålning.
Dessa simuleringar visar hur det kan vara möjligt för två neutronstjärnor att kollidera utan att utlösa en motsvarande kilonova-explosion, vilket potentiellt förklarar den mystiskt tysta gravitationsvågssignalen från 2019.