Es wurde ein seltsamer Übergang entdeckt, der 10 % der Sonnenmasse mit einer Geschwindigkeit von über 55 % der Lichtgeschwindigkeit ausstößt

Astronomen haben im Universum einen neuen astronomischen Transienten entdeckt, der bei Radiowellenlängen schneller, schwerer und heller ist als sein mysteriöser Vorgänger. Astronomen haben in einer kleinen Galaxie 500 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt einen hellen Ausbruch beobachtet. Ein von der Northwestern University geleitetes Team identifizierte ihn als den dritten schnellen blauen optischen Transienten (FBOT), der jemals im Radio- und Röntgenwellenlängenbereich erfasst wurde. Blaue optische Transienten sind eine Familie leuchtstarker kosmischer Explosionen, die Astronomen immer wieder mit ihren schnellen, energiereichen und starken Energieausbrüchen überraschen.

Wie der Name schon sagt, verschwinden Transienten fast so schnell, wie sie auftreten, und der vielleicht bekannteste blaue optische Transient ist AT2018COW, ein seltenes Ereignis, bei dem es sich offenbar um die Geburt eines Schwarzen Lochs oder Neutronensterns handelt. Doch die schiere Geschwindigkeit und das Ausmaß des Massenverlusts seines Ausflusses verblassen im Vergleich zu dem neu entdeckten blauen optischen Transienten mit der Bezeichnung CRTS-CSS161010J045834-081803 oder kurz CSS161010. Tatsächlich erzeugt CSS161010 einige der schnellsten Ausflüsse in der Natur und schleudert Gas und Partikel mit mehr als 55 Prozent der Lichtgeschwindigkeit heraus.

Es handelt sich um einen unglaublich schnellen Materialausfluss und den massivsten seiner Art, der jemals aufgezeichnet wurde. „Das war unerwartet“, sagte Deanne Coppejans von der Northwestern University, die Hauptautorin der Studie. „Wir wissen, dass es energiereiche Explosionen gibt, die Material mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ausstoßen können, insbesondere Gammastrahlenausbrüche, aber sie stoßen nur eine geringe Masse aus, etwa ein Millionstel der Masse der Sonne.“ CSS161010 stieß 1 bis 10 % der Sonnenmasse mit mehr als der halben Lichtgeschwindigkeit aus, die Beweise deuten also darauf hin, dass es sich um einen neuen vorübergehenden Vorgang handelt. Raffaella Margutti von der Northwestern University, Hauptautorin der Studie, sagte:

Wir wissen, was die schnellsten Ausflüsse in der Natur verursacht, und es gibt nur zwei Möglichkeiten, sie hervorzurufen: den Kollaps eines massereichen Sterns in einem Gammastrahlenausbruch oder die Verschmelzung zweier Neutronensterne. Durch diese Forschung wurde eine dritte Möglichkeit eingeführt, wie diese Abflüsse emittiert werden können. Laut einer im Fachmagazin „The Astrophysical Journal“ veröffentlichten Studie gibt es da draußen ein neues Biest, das zu demselben energetischen Phänomen fähig ist. Margutti ist Assistenzprofessor für Physik und Astronomie am Weinberg College of Arts and Sciences der Northwestern University und Mitglied des CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics).

Seltsame Supernova-Explosion

Ein blauer optischer Transient (FBOT) ist eine kosmische Explosion, die zuerst bei optischen Wellenlängen entdeckt wurde und so heiß ist, dass sie blau leuchtet. FBOTs erreichen innerhalb weniger Tage ihre maximale Helligkeit und zerfallen dann schnell, viel schneller als eine normale Supernova entsteht und zerfällt. Obwohl Astronomen blaue optische Transienten erstmals im Jahr 2014 entdeckten, glaubten sie, dass diese seltsamen Anomalien schon viel länger am Nachthimmel vorhanden waren. Möglicherweise befanden sie sich schon seit langer Zeit in den Archiven astronomischer Aufzeichnungen, ohne dass irgendjemand bemerkt hätte, dass es sich um etwas Besonderes handelte.

Astronomen haben in anderen Galaxien unerklärliche Phänomene beobachtet, doch ohne Zugang zu Informationen jenseits optischer Wellenlängen konnten die Forscher diese nicht weiter untersuchen und können sie nur als „exotische Supernova-Explosionen“ bezeichnen. Das Forschungsteam kombinierte mehrere Observatorien, um mehr Erkenntnisse über diese mysteriösen Explosionen zu gewinnen. CSS161010 wurde 2016 von Forschern im Rahmen der Catalina Real-time Transient Survey and All-Sky Automated Supernova Survey (ASAS-SN) unabhängig voneinander bei optischen Wellenlängen entdeckt. Ein Team von ASAS-SN wandte sich dann an das Forschungsteam dieser Studie, um mithilfe seiner Expertise im Bereich Röntgenstrahlen und Radiowellen eine genauere Untersuchung vorzunehmen.

Da Northwestern über Fernzugriff auf das Keck-Observatorium verfügt, in dem sich die größten optischen und Infrarot-Teleskope der USA befinden, konnte es das Phänomen direkt beobachten. Die optische Wellenlänge sagt uns, dass sich die Partikel bei der Explosion langsamer bewegten, aber immer noch „langsam“, etwa 10.000 Kilometer pro Sekunde. Wenn Sie schnellere Teilchen sehen möchten, müssen Sie Röntgenstrahlen und Radiowellen verwenden, die dann zu einem vollständigeren Bild zusammengesetzt werden können. Obwohl die Astrophysiker zu dem Schluss kamen, dass es sich bei CSS161010 definitiv um einen blauen optischen Transienten handelt, wird man seine wahre, zugrunde liegende Natur vielleicht nie erfahren.

Es ist einfach verglüht und dann schnell wieder verschwunden, aber die Astronomen haben trotzdem eine Vermutung. Die Studie geht davon aus, dass es sich um eine sehr seltene Sternexplosion handelt. Obwohl die Wahrscheinlichkeit gering ist, könnte es sich bei CSS161010 um einen Stern handeln, der von einem mittelgroßen Schwarzen Loch verschluckt wurde. AT2018COW und CSS161010 unterscheiden sich erheblich hinsichtlich der Geschwindigkeit, mit der sie diese Materialausflüsse beschleunigen können, aber sie haben eines gemeinsam: Sie enthalten in ihrem Inneren ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern, und das ist die entscheidende Zutat.

Bo Ke Yuan | Forschung/Von: Northwestern University

Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Astrophysics veröffentlicht.

Forschungspapier DOI: 10.3847/2041-8213/ab8cc7

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