Wissenschaftliche Verwirrung: monatelang beobachtete Energieexplosionen in einer "Sternenleiche"!

Nach dem explosiven Tod eines fernen Sterns war ein aktiver "stellarer Leichnam" die wahrscheinliche Quelle wiederholter energetischer Explosionen, die monatelang beobachtet wurden - ein Phänomen, das Astronomen zuvor noch nie gesehen hatten, berichtet ein Team der Cornell University in einer neuen Forschungsarbeit, die am 15. November in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.

Die kurzen, hellen Blitze, die nur wenige Minuten dauerten und genauso stark waren wie die ursprüngliche Explosion 100 Tage später, erschienen nach einer seltenen Art von stellarem Kataklysmus, bekannt als luminous fast blue optical transient (LFBOT).

Die Explosion des "Tasmanischen Teufels", untersucht von 15 Teleskopen auf der ganzen Welt

Seit seiner Entdeckung im Jahr 2018 haben Astronomen darüber spekuliert, was zu solchen extremen Explosionen führen könnte, die viel heller sind als die gewaltigen Extreme, die massereiche Sterne normalerweise erleben, aber in Tagen statt Wochen verschwinden. Das Forscherteam glaubt, dass die bisher unbekannte Explosionsaktivität, die von 15 Teleskopen auf der ganzen Welt untersucht wurde, bestätigt, dass der Auslöser ein "stellarer Leichnam" sein muss: ein schwarzes Loch oder ein Neutronenstern.

"Wir glauben nicht, dass irgendetwas anderes eine solche Explosion verursachen könnte", sagte Anna Y. Q. Ho, Professorin für Astronomie an der Fakultät der Künste und Wissenschaften, in einer Mitteilung. "Dies beendet die jahrelange Debatte darüber, was diese Art von Explosion antreibt und zeigt eine ungewöhnlich einfache Methode zur Untersuchung der Aktivität von stellaren 'Leichen'", fügte er hinzu.

Anna Ho ist die Hauptautorin der Studie, die zusammen mit mehr als 70 Co-Autoren veröffentlicht wurde. Sie half bei der Charakterisierung des LFBOT (offiziell als AT2022tsd bezeichnet und mit dem Spitznamen "der tasmanische Teufel" versehen) und der daraus resultierenden Lichtimpulse, die etwa eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt gesehen wurden. Sie schrieb das Computerprogramm, das das Phänomen im September 2022 entdeckte, während sie eine halbe Million Veränderungen oder Transienten untersuchte, die täglich in einer kosmischen Untersuchung der Zwicky Transient Facility in Kalifornien erfasst wurden.

Im Dezember 2022 trafen sich Ho und seine Mitarbeiter Daniel Perley (Liverpool John Moores University) und Ping Chen (Weizmann Institute of Science), um die neuen Beobachtungen zu überprüfen, die Ping gemacht und analysiert hatte: eine Reihe von fünf Bildern, die jeweils mehrere Minuten lang waren. Auf dem ersten Bild war erwartungsgemäß nichts zu sehen, aber auf dem zweiten Bild war ein Licht zu sehen, gefolgt von einer sehr hellen Spitze in der Mitte des Bildes, die schnell wieder verschwand.

"Niemand wusste, was er sagen sollte", erinnert sich Ho. "Wir haben so etwas noch nie gesehen, etwas so schnelles und so intensiv leuchtendes wie die ursprüngliche Explosion Monate später, weder bei einer Supernova noch bei einem LFBOT", sagt sie.

Untersuchung der plötzlichen Helligkeit

Um die plötzliche Aufhellung weiter zu untersuchen, wandten sich die Forscher an Mitarbeiter, die Beobachtungen von mehr als einem Dutzend Teleskopen beisteuerten, darunter eines, das mit einer Hochgeschwindigkeitskamera ausgestattet ist. Das Team untersuchte frühere Daten und schloss andere mögliche Lichtquellen aus.

"Überraschenderweise verschwand die Quelle nicht, wie man erwarten würde, sondern tauchte kurzzeitig und wiederholt auf", erklärt Ho. "LFBOTs sind schon ein seltsames und exotisches Ereignis, aber dieses war noch seltsamer", fügt er hinzu.

Neue Entdeckungen über stellare Lebenszyklen

Welche Prozesse dabei genau abliefen, muss noch untersucht werden, vielleicht ein schwarzes Loch, das Strahlen stellaren Materials mit annähernder Lichtgeschwindigkeit nach außen lenkt. Ho ist zuversichtlich, dass diese Forschungen das seit langem angestrebte Ziel der Kartierung der Eigenschaften lebender Sterne vorantreiben werden, um vorherzusagen, wie sie sterben werden und welche Art von "Leiche" sie produzieren werden.

Im Falle der LFBOTs sind wahrscheinlich eine schnelle Rotation oder ein starkes Magnetfeld die Schlüsselkomponenten ihres Startmechanismus, sagt Ho. Es ist auch möglich, dass es sich nicht um herkömmliche Supernovae handelt, sondern um die Fusion eines Sterns mit einem Schwarzen Loch. "Wir könnten es mit einem ganz anderen Kanal für kosmische Katastrophen zu tun haben", betont sie.

Die ungewöhnlichen Explosionen versprechen neue Einblicke in stellare Lebenszyklen, die normalerweise nur in Momentaufnahmen verschiedener Stadien - Stern, Explosion, Trümmer - und nicht als Teil eines einzigen Systems beobachtet werden, sagt Ho. Die LFBOTs könnten die Möglichkeit bieten, einen Stern während seines Übergangs zum Leben nach dem Tod zu beobachten.

Nachrichten-Referenz:

Cornell University | Ho, A.Y.Q., Perley, D.A., Chen, P. et al. Minutes-duration optical flares with supernova luminosities. Nature (2023).