Mysteriöse „Kuh“-Explosion im Weltraum verwirrt Wissenschaftler

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Etwas sehr Ungewöhnliches wurde am 16. Juni 2018 vom Asteroid Terrestrial Impact Last Alert System (ATLAS) aufgegriffen. In einem astronomischen Telegramm wurde über die Entdeckung eines seltsamen Lichts in der Himmelsaufhellung und -verblassung berichtet, das dann die Wissenschaftler alarmierte. Die Quelle wurde AT2018cow genannt, basierend auf einer Namenskonvention für transiente Quellen, bei der die letzten drei Buchstaben zufällig zugewiesen werden. Verständlicherweise nannten die Wissenschaftler sie jedoch schnell „die Kuh“.

Astronomen auf der ganzen Welt begannen, die Kuh zu beobachten, die eines der seltsamsten und am häufigsten beobachteten Objekte ist, die kürzlich entdeckt wurden. Messungen seiner Helligkeit und Wellenlänge deuten darauf hin, dass er sich fast 200 Millionen Lichtjahre entfernt befindet, weit außerhalb unserer eigenen Galaxie. Das bedeutet, dass die Explosion extrem hell gewesen wäre, um überhaupt erkannt zu werden, und so viel Energie produziert hätte, wie die Sonne in 1.700 Jahren ausstrahlt.

Heute steht ein Rennen an, um genau herauszufinden, was es ist. Unsere neue Forschung, die in den Monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society veröffentlicht werden soll, hat eine Erklärung gefunden.

Die Kuh muss extrem plötzlich erschienen sein – sie wurde bei einer Suche nur 32 Stunden zuvor nicht gesehen. Nachbeobachtungen mit Instrumenten im Weltraum und am Boden deuteten darauf hin, dass die Helligkeit größer war als von einer Supernova (einem explodierenden Stern) erwartet. Ein Gammastrahlenausbruch – eine intensive Explosion von Licht – wäre eine weitere Möglichkeit gewesen, aber die begleitende Röntgenstrahlung des Ereignisses schien zu klein zu sein, als dass sie auf diese Beschreibung passen würde.

Das Temperaturprofil der Quelle zeigte an, dass das Objekt bei einer Temperatur von etwa 26.000 Grad Celsius glühte, mit Spitzenhelligkeit im ultravioletten Bereich des Lichts. Angenommen, die Helligkeit einer solchen Wärmequelle sei eine Kugel, erwies sich die Größe als sehr groß – etwa 50 mal die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Eine Supernova würde sich auch auf etwas Ähnliches in der Größe erstrecken.

Eine zweite Überraschung war, dass das Spektrum – eine Messung der Lichtablösung nach Wellenlängen – nicht die gleichen Merkmale aufweist wie bei einer typischen Supernova. Es war wie das Leuchten eines heißen Körpers. Einige schwache, aber breite Stöße und Vertiefungen deuteten darauf hin, dass es jedoch Material gab, das mit extrem hoher Geschwindigkeit in einem Kokon um den heiß glühenden Körper herum ausstrahlte.

Als Mitglied des Neil Gehrels Swift Observatoriums (kurz „Swift“) wurde ich gebeten, in unsere Daten einzudringen, um mehr darüber zu erfahren. Swift ist ein Satellit in einer erdnahen Umlaufbahn, der in der Lage ist, nach einem Gammastrahlenausbruch oder nach dem Befehl vom Boden aus automatisch in etwa 90 Sekunden auf eine neue Quelle zu zeigen. Swift verfügt über viele Teleskope und kann Daten in einer Reihe von verschiedenen Lichtbereichen liefern – von der sichtbaren und ultravioletten bis hin zur Gammastrahlung.

Damals untersuchten mehrere andere Teams die Quelle mit verschiedenen Observatorien. Papiere, die auf den Röntgendaten der Swift und den ATLAS-Daten basieren, waren bereits veröffentlicht worden. Dan Perley von der John Moores University in Liverpool und seine Zusammenarbeit beendeten gerade die Herkulesaufgabe, die optischen und Infrarot-Daten der großen GROWTH-Kooperation, die Teleskope auf der ganzen Welt umfasst, zu analysieren und dabei auf interessante Quellen zu verweisen.

In den letzten Augustwochen hatten all diese Forschungen deutlich gemacht, dass die Kuh definitiv nicht in das Profil eines normalen Gammastrahlenausstosses passte, ebenso wenig wie eine Supernova oder eine superleuchtende Supernova (eine extrem helle Supernova). Dies ließ jedoch die Möglichkeit zu, dass wir einen Stern sahen, der durch ein schwarzes Loch zerrissen wurde – eine so genannte „Gezeitenunterbrechung“.

Diese Möglichkeit wurde zu einem Schwerpunkt unserer Untersuchung. Mit den vorliegenden Multi-Wellenlängen-Swift-Daten und den bereits veröffentlichten Preprints, die zusätzliche Einblicke in bestimmte Wellenlängen des Lichts bieten, hatten wir die Möglichkeit, die Suche einzugrenzen.

Wir haben uns entschieden, gut verstandene Physik mit den Beobachtungen zu kombinieren, wie z.B. die Entfernung, in der ein schwarzes Loch einen Stern verschlingt, die Entfernung, in der ein schwarzes Loch einen Stern auseinander reißt, und auf dieser Grundlage unser Papier geschrieben. Wir schlagen vor, dass ein Weißer Zwerg (ein Stern, der das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat) von 0,1 oder 0,4 mal der Masse der Sonne, die von einem schwarzen Loch von 100.000 bis einer Million Sonnenmassen zerrissen wird, in der Lage wäre, zu erklären, was wir sehen. Tatsächlich würde dies mit den Beobachtungen übereinstimmen, die in mehreren Bereichen des Lichts gemessen wurden – von der Gammastrahlung bis hin zu den Radiowellen. Ein solches Ereignis würde auch ein natürliches Mittel sein, um den beobachteten Materialstrahl zu bilden.

Aber es gibt noch andere Möglichkeiten. Zwei kürzlich erschienene Arbeiten unter der Leitung von Anna Ho von Caltech und Rafaella Margutti von der Northwestern University deuten darauf hin, dass die Kuh eine „motorgetriebene“ Explosion war, bei der ein schnell drehender Neutronenstern (ein sehr dichter Stern), der sich in einer exotischen Form der Supernova bildete, Energie in das expandierende Material pumpte. Diese Forschung lässt auch die Möglichkeit offen, dass es sich um ein schwarzes Loch handelt, das das Pumpen übernimmt.

Leider haben wir die Anfangsphase des Ereignisses verpasst, die Hinweise darauf enthielt, welcher Prozess tatsächlich so viel Energie erzeugen kann. Hoffentlich können wir mit mehr und besseren Teleskopen, die den Himmel bewachen, ähnliche Ereignisse zu früheren Zeiten einfangen.

Ein solches Objekt kann auch eine Quelle für Gravitationswellen sein – Rippel in der Raumzeit. Das bedeutet, dass Observatorien wie der Satellit LISA, den die Europäische Weltraumorganisation jetzt baut, sie vielleicht tatsächlich sehen können. Heilige Kuh, das wäre unglaublich.

Paul M. Kuin, Senior Research Scientist, UCL

Dieser Artikel wurde aus The Conversation unter einer Creative Commons Lizenz veröffentlicht. Den Originalartikel lesen.

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