Seit über sechzig Jahren erforschen Astronomen das Universum nach Röntgenquellen. Der Nachweis kosmischer Röntgenstrahlung ist bekannt dafür, dass er mit Sternen, Wolken aus überhitztem Gas, interstellaren Medien und zerstörerischen Ereignissen in Verbindung steht. In den letzten Jahrzehnten haben die Astronomen durch den Einsatz von Orbitalteleskopen wie dem Chandra Röntgenobservatorium .
Chandra ist seit ihrem Start am 23. Juli 1999 die Flaggschiff-Mission der NASA für Röntgenastronomie. Und in der vergangenen Woche (Do., 30. März 2017) hat die Sternwarte etwas sehr Beeindruckendes geleistet. Mit seinen fortschrittlichen Instrumenten erfasste das Observatorium a mysteriöser Blitz aus dem Weltraum . Dies war nicht nur die tiefste jemals beobachtete Röntgenquelle, sondern enthüllte auch ein möglicherweise völlig neues Phänomen.
Diese Röntgenquelle befindet sich in der als Chandra Deep Field-South (CDF-S) bekannten Himmelsregion und scheint von einer kleinen Galaxie zu stammen, die sich etwa 10,7 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Es hatte auch einige bemerkenswerte Eigenschaften und produzierte innerhalb weniger Minuten mehr Energie als alle Sterne in der Galaxie zusammen.
Künstlerische Illustration des Chandra-Röntgenobservatoriums, des empfindlichsten jemals gebauten Röntgenteleskops. Bildnachweis: NASA/CXC/NGST
Ursprünglich im Jahr 2014 von einem Forscherteam der Penn State University und der Päpstlichen Katholischen Universität von Chile in Santiago de Chile entdeckt, wurde diese Quelle zunächst nicht einmal im Röntgenband entdeckt. Es erregte jedoch schnell die Aufmerksamkeit des Teams, als es ausbrach und innerhalb weniger Stunden 1000 heller wurde. An diesem Punkt begannen die Forscher, Daten mit Chandras . zu sammeln Fortschrittliches CCD-Bildgebungsspektronom .
Einen Tag nach dem Aufflammen war die Röntgenquelle so weit verblasst, dass Chandra sie nicht mehr erkennen konnte. Wie Niel Brandt – der Verne M. Willaman Professor für Astronomie und Astrophysik am Penn State und Teil des Teams, das sie zuerst beobachtete – die Entdeckung in einem Penn State beschrieb Pressemitteilung :
„Diese flackernde Quelle war ein wunderbarer Überraschungsbonus, den wir zufällig bei unseren Bemühungen entdeckten, den kaum verstandenen Bereich des ultradünnen Röntgenuniversums zu erkunden. Wir hatten definitiv Glück mit diesem Fund und haben nun ein aufregendes neues vorübergehendes Phänomen, das es in den kommenden Jahren zu erforschen gilt.“
Tausende von Stunden an Altdaten aus dem Hubble und Spitzer Weltraumteleskope wurde dann konsultiert, um den Standort der CDF-S-Röntgenquelle zu bestimmen. Und obwohl Wissenschaftler feststellen konnten, dass das Bild der Röntgenquelle sie jenseits aller bisher Beobachteten platzierte, sind sie sich nicht ganz klar, was die Ursache dafür sein könnte.
Röntgen- (links) und optische (rechts) Bilder des Raums um die Röntgenquelle herum, aufgenommen mit Chandra bzw. dem Hubble-Weltraumteleskop. Bildnachweis: NASA/CXC/F. Baueret al.
Einerseits könnte es das Ergebnis eines zerstörerischen Ereignisses sein oder etwas, das Wissenschaftler noch nie zuvor gesehen haben. Der Grund dafür liegt darin, dass Röntgenblitze auch mit einem Gammablitz (GRB) einhergehen, der hier zu fehlen scheint. Im Wesentlichen sind GRBs Jet-Explosionen, die durch den Kollaps eines massereichen Sterns oder durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne (oder eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch) ausgelöst werden.
Aus diesem Grund wurden drei mögliche Erklärungen vorgeschlagen. Im ersten Fall ist die CDF-S-Röntgenquelle zwar das Ergebnis eines kollabierenden Sterns oder einer Verschmelzung, aber die resultierenden Jets sind nicht auf die Erde gerichtet. Im zweiten Fall ist das gleiche Szenario für die Röntgenquelle verantwortlich, aber der GRB liegt jenseits der kleinen Galaxie. Die dritte mögliche Erklärung ist, dass das Ereignis durch ein mittelgroßes Schwarzes Loch verursacht wurde, das einen Weißen Zwergstern zerfetzt.
Leider scheint keine dieser Erklärungen zu den Daten zu passen. Dieses Forschungsteam stellte jedoch auch fest, dass diese Möglichkeiten nicht so gut verstanden sind, da keine im Universum beobachtet wurden. Als Franz Bauer – ein Astronom der Päpstlichen Katholischen Universität von Chile – genannt : „Seitdem wir diese Quelle entdeckt haben, kämpfen wir darum, ihren Ursprung zu verstehen. Es ist, als hätten wir ein Puzzle, aber wir haben nicht alle Teile.“
Chandra hat nicht nur in den 17 Jahren, in denen es die CDF-S-Region vermessen hat, keine anderen Röntgenquellen wie diese beobachtet, sondern das Weltraumteleskop hat während seiner fast zwei Jahrzehnte währenden Betriebszeit nirgendwo im Universum ähnliche Ereignisse beobachtet . Darüber hinaus war dieses Ereignis heller, kurzlebiger und ereignete sich in einer kleineren, jüngeren Wirtsgalaxie als andere ungeklärte Röntgenquellen .
Standbild der von Chandra beobachteten Röntgenquelle, das das eingefangene Aufflackern unten zeigt Bildnachweis: NASA/CXC/Pontifical Catholic Univ./F.Bauer et al.
Aus all dem scheint die einzige Erkenntnis zu sein, dass das Ereignis wahrscheinlich das Ergebnis eines katastrophalen Ereignisses war, wie zum Beispiel das Zerreißen eines Neutronensterns oder eines Weißen Zwergs. Aber die Tatsache, dass keine der plausibleren Erklärungen für seine besonderen Eigenschaften zu erklären scheint, scheint darauf hinzudeuten, dass Astronomen möglicherweise Zeugen einer völlig neuen Art von katastrophalen Ereignissen geworden sind.
Die Studie des Teams –“ Eine neue, schwache Population von Röntgentransienten “- ist online verfügbar und wird in der Juni-Ausgabe 2017 der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society . In der Zwischenzeit werden Astronomen die Daten von Chandra und anderen Röntgenobservatorien – wie den der ESA XMM-Newton und NASAs Swift Gamma-Ray Burst-Mission – um zu sehen, ob sie andere Instanzen dieser Art von Ereignis finden können.
Und natürlich werden auch zukünftige Durchmusterungen, die mit Chandra und Röntgenteleskopen der nächsten Generation durchgeführt werden, nach solchen kurzlebigen, hochenergetischen Röntgenblitzen Ausschau halten. Es ist immer gut, wenn das Universum uns einen Kurvenball zuwirft. Es zeigt uns nicht nur, dass wir noch mehr lernen müssen, sondern lehrt uns auch, dass wir in unseren Theorien niemals selbstgefällig werden dürfen.
Sehen Sie sich auch diese Animation der CDF-S-Röntgenquelle mit freundlicher Genehmigung des Chandra-Röntgenobservatoriums an:
http://chandra.harvard.edu/photo/2017/cdfsxt1/cdfsxt1.mp4