Astronomen, die nach einer Supernova-Explosion in der nahegelegenen Galaxie M83 Ausschau hielten, wurden stattdessen Zeugen einer gewaltigen Explosion einer anderen Art: einer neuen ultraluminösen Röntgenquelle oder ULX. Bei dem, was Wissenschaftler einen „außergewöhnlichen Ausbruch“ nennen, erhöhte die ULX in M83 die Röntgenhelligkeit um mindestens das 3.000-fache, eine der größten Veränderungen der Röntgenstrahlung, die jemals für diese Art von Objekten beobachtet wurden.
„Das Aufflammen dieser ULX hat uns überrascht und war ein sicheres Zeichen dafür, dass wir etwas Neues über die Art und Weise, wie Schwarze Löcher wachsen, entdeckt haben“, sagte Roberto Soria von der Curtin University in Australien, der die neue Studie leitete.
Die Forscher sagen, dass diese Explosion direkte Beweise für eine Population alter, flüchtiger stellarer Schwarzer Löcher liefert und neue Einblicke in die Natur einer mysteriösen Klasse von Schwarzen Löchern gibt, die in Röntgenstrahlen so viel Energie erzeugen können, wie eine Million Sonnen bei allen Wellenlängen ausstrahlen .
Der Astrophysiker Bill Blair von der Johns Hopkins University schreibt im Chandra-Blog: „Während des Wartens auf die nächste Supernova in M83 passierte etwas Lustiges“ sagte, diese Galaxie, auch bekannt als die Südliche Windrad-Galaxie, „ist ein erstaunliches Geschenk der Natur. Mit einer Entfernung von 15 Millionen Lichtjahren ist sie tatsächlich eine der näheren Galaxien (nur 7-8 mal weiter entfernt als die Andromeda-Galaxie), aber sie erscheint fast genau von Angesicht zu Angesicht und bietet Erdbewohnern einen fantastischen Blick auf ihre wunderschönen Spiralarme und aktiver sternbildender Kern.“
M83 hat seit 1923 sechs beobachtete Supernovae erzeugt, aber die letzte wurde 1983 beobachtet. „Wir sind überfällig für eine neue Supernova!“ Blair schrieb.
Viele Astronomen haben M83 beobachtet, in der Hoffnung, eine neue Supernova zu entdecken, sahen jedoch stattdessen einen dramatischen Anstieg der Röntgenhelligkeit, der den Forschern zufolge wahrscheinlich auf einen plötzlichen Anstieg der Materialmenge zurückzuführen ist, die ins Schwarze fällt Loch.
Ein ULX kann mehr Röntgenstrahlen abgeben als die meisten „normalen“ Doppelsternsysteme, in denen sich ein Begleitstern in einer Umlaufbahn um einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch befindet. Die übergroße Röntgenemission deutet darauf hin, dass ULXs Schwarze Löcher enthalten, die möglicherweise viel massereicher sind als die, die anderswo in unserer Galaxie zu finden sind.
Zusammengesetztes Bild der Spiralgalaxie M83. (Röntgen: NASA/CXC/Curtin University/R. Soria et al., Optisch: NASA/STScI/ Middlebury College/F. Winkler et al.)
Die Begleitsterne von ULXs sind, wenn sie identifiziert werden, normalerweise junge, massereiche Sterne, was bedeutet, dass ihre Schwarzen Löcher ebenfalls jung sind. Die neueste Forschung liefert jedoch direkte Beweise dafür, dass ULXs viel ältere Schwarze Löcher enthalten können und einige Quellen möglicherweise als junge fälschlicherweise identifiziert wurden.
Die Beobachtungen von M83 wurden über einen Zeitraum von mehreren Jahren mit Chandra gemacht. Auf historischen Röntgenbildern, die 1980 mit dem Einstein-Observatorium, 1994 mit ROSAT, 2003 und 2008 mit dem XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation, dem Swift-Observatorium der NASA, 2005, den Beobachtungen des Magellan-Teleskops im April 2009 gemacht wurden, wurde kein Hinweis auf die ULX gefunden in einem Hubble-Bild, das im August 2009 aufgenommen wurde.
Aber im Jahr 2011 verwendeten Soria und seine Kollegen optische Bilder des Gemini-Observatoriums und des Hubble-Weltraumteleskops der NASA und sahen eine hellblaue Quelle an der Position der Röntgenquelle.
Das Fehlen einer blauen Quelle in den früheren Bildern weist darauf hin, dass der Begleitstern des Schwarzen Lochs schwächer, röter und eine viel geringere Masse hat als die meisten Begleiter, die zuvor direkt mit ULXs verbunden waren. Die helle, blaue optische Emission, die 2011 beobachtet wurde, muss durch eine dramatische Ansammlung von mehr Material des Begleitsterns verursacht worden sein.
„Wenn die ULX nur während ihres Höhepunkts der Röntgenemission im Jahr 2010 beobachtet worden wäre, hätte man das System leicht für ein Schwarzes Loch mit einem massereichen, viel jüngeren stellaren Begleiter halten können, der etwa 10 bis 20 Millionen Jahre alt ist“, sagte co -Autor Blair.
Der Begleiter des Schwarzen Lochs in M83 ist wahrscheinlich ein mindestens 500 Millionen Jahre alter Roter Riesenstern mit einer Masse von weniger als dem Vierfachen der Sonne. Theoretische Modelle für die Entwicklung von Sternen legen nahe, dass das Schwarze Loch fast so alt sein sollte wie sein Begleiter.
Ein weiteres ULX, das ein flüchtiges, altes Schwarzes Loch enthält, wurde kürzlich in der Andromeda-Galaxie von einem Team unter der Leitung von Amanpreet Kaur von der Clemson University entdeckt, das in der Februar-Ausgabe 2012 von Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurde. Matthew Middleton und Kollegen von der University of Durham berichteten in der März-Ausgabe 2012 der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society über weitere Informationen. Sie verwendeten Daten von Chandra, XMM-Newton und HST, um zu zeigen, dass die ULX sehr variabel ist und ihr Begleiter ein alter, roter Stern ist.
„Mit diesen beiden Objekten wird klar, dass es zwei Klassen von ULX gibt, eine mit jungen, ständig wachsenden Schwarzen Löchern und die andere mit alten Schwarzen Löchern, die unregelmäßig wachsen“, sagte Kip Kuntz, Mitautor des neuen M83-Papiers. auch der Johns Hopkins University. „Wir hatten das große Glück, das M83-Objekt genau zum richtigen Zeitpunkt für den Vorher-Nachher-Vergleich zu beobachten.“
Ein Artikel, der diese Ergebnisse beschreibt, wird in der Ausgabe des Astrophysical Journal vom 10. Mai erscheinen.
Quellen: NASA, Chandra-Blog
