Astronomen haben erstmals einen periodischen "Herzschlag" eines neugeborenen Magnetars innerhalb eines Gammastrahlenausbruchs (GRB 230307A) aufgefangen. Diese Entdeckung, die am 7. März 2023 stattfand und am 8. November 2023 in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, liefert den bisher deutlichsten Beweis dafür, dass Magnetare einige der energiereichsten Explosionen im Universum antreiben können. Die Beobachtung eines 909-Hertz-Signals, das 160 Millisekunden andauerte, deutet auf die Entstehung eines "Millisekunden-Magnetars" hin – eines schnell rotierenden Neutronensterns mit einem extrem starken Magnetfeld. Diese Entdeckung ist die erste simultane Beobachtung einer Verschmelzung kompakter Objekte sowohl in Röntgen- als auch in Gammastrahlung.
Gamma-Ray Bursts (GRBs) gehören zu den gewaltigsten Ereignissen im Kosmos und werden üblicherweise in kurzzeitige und langanhaltende Ausbrüche unterteilt. GRB 230307A dauerte 200 Sekunden an und zeigte Merkmale, die typischerweise mit einer Verschmelzung von Neutronensternen assoziiert werden. Die Entdeckung des periodischen Signals war das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen der Universität Hongkong, der Universität Nanjing und dem Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
Die Identifizierung eines Magnetar-Motors bei der Verschmelzung kompakter Sterne legt nahe, dass die Zustandsgleichung von Neutronensternen relativ "steif" ist. Dies steht im Gegensatz zu einer "weichen" Zustandsgleichung, bei der der Druck bei gleicher Dichte geringer ist. Die Beobachtung eines solchen Motors bei kompakten Sternverschmelzungen deutet darauf hin, dass die Energieeinspeisung in das ausgestoßene Material durch den Magnetar-Motor moderat ist.
Diese Entdeckung stellt eine Herausforderung für Modelle dar, die derzeit keinen relativistischen Jet von neu geborenen Magnetaren erzeugen können. Zukünftige Beobachtungen, insbesondere durch fortschrittliche Instrumente wie die Einstein-Sonde, die am 9. Januar 2024 gestartet wurde und ein großes Sichtfeld und eine hohe Empfindlichkeit im Röntgenbereich bietet, könnten weitere ähnliche Fälle aufdecken und unser Verständnis der GRB-Physik vertiefen.
GRB 230307A, der zweithellste Gammastrahlenausbruch, der jemals beobachtet wurde, zeigte das Vorhandensein schwerer chemischer Elemente wie Tellur, was auf die Synthese von für das Leben notwendigen Elementen durch die Verschmelzung von Neutronensternen hinweist. Forscher nutzten verschiedene Teleskope, darunter das James-Webb-Weltraumteleskop, das Neil-Gehrels-Swift-Observatorium und das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop, um dieses Ereignis zu beobachten. Die Entdeckung bestätigt, dass Neutronensternkollisionen ideale „Schnellkochtöpfe“ für die Entstehung seltener Elemente sind, die deutlich schwerer als Eisen sind.