Seit über sechzig Jahren erforschen Astronomen das Universum nach Röntgenquellen. Bekannt dafür, mit Sternen, Wolken aus überhitztem Gas, interstellaren Medien und zerstörerischen Ereignissen in Verbindung gebracht zu werden, ist die Detektion kosmischer Röntgenstrahlen eine herausfordernde Aufgabe. In den letzten Jahrzehnten haben Astronomen immens vom Einsatz von Orbitalteleskopen wie dem Chandra-Röntgenobservatorium profitiert.
Seit seinem Start am 23. Juli 1999 ist Chandra das Flaggschiff der NASA für Röntgenastronomie. Und in der vergangenen Woche (am 30. März 2017) hat das Observatorium etwas sehr Beeindruckendes erreicht. Mit seinen fortschrittlichen Instrumenten hat das Observatorium einen mysteriösen Blitz aus dem Weltraum eingefangen. Dies war nicht nur die tiefste jemals beobachtete Röntgenquelle, sondern enthüllte auch, was ein völlig neues Phänomen sein könnte.
Diese Röntgenemissionsquelle befindet sich in der als Chandra Deep Field-South (CDF-S) bekannten Region des Himmels und scheint aus 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.
Ursprünglich im Jahr 2014 von einem Forscherteam der Penn State University und der Päpstlichen Katholischen Universität von Chile in Santiago, 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. Zu diesem Zeitpunkt begannen die Forscher mit der Datenerfassung mit Chandras Advanced CCD Imaging Spectronomer.
Einen Tag nach dem Aufflammen war die Röntgenquelle so weit verblasst, dass Chandra sie nicht mehr erkennen konnte. Als 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 einer Pressemitteilung des Penn State beschrieb:
„Diese aufflammende Quelle war ein wunderbarer Überraschungsbonus, den wir versehentlich bei unseren Bemühungen entdeckt haben, das schlecht verstandene Reich des ultraschwachen Röntgenuniversums zu erkunden. Wir haben mit diesem Fund definitiv „Glück gehabt“ und haben jetzt ein aufregendes neues vorübergehendes Phänomen, das wir in den kommenden Jahren erforschen können. “
Anschließend wurden Tausende von Stunden Altdaten der Hubble- und Spitzer-Weltraumteleskope herangezogen, um den Standort der CDF-S-Röntgenquelle zu bestimmen. Und obwohl Wissenschaftler feststellen konnten, dass das Bild der Röntgenquelle sie über das zuvor beobachtete Bild hinaus platziert hat, ist ihnen nicht ganz klar, was sie verursacht haben könnte.
Einerseits könnte es das Ergebnis eines destruktiven Ereignisses sein oder etwas, was Wissenschaftler noch nie zuvor gesehen haben. Der Grund dafür liegt darin, dass Röntgenbursts auch mit einem Gammastrahlen-Burst (GRB) einhergehen, der hier zu fehlen scheint. GRBs sind im Wesentlichen ausgestoßene Explosionen, die durch den Zusammenbruch eines massiven 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 Fusion, aber die resultierenden Jets sind nicht auf die Erde gerichtet. Im zweiten Fall ist dasselbe 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 Forscherteam stellte jedoch auch fest, dass diese Möglichkeiten nicht so gut verstanden werden, da im Universum keine beobachtet wurden. Franz Bauer, ein Astronom der Päpstlichen Katholischen Universität von Chile, sagte: „Seit wir diese Quelle entdeckt haben, haben wir Schwierigkeiten, ihren Ursprung zu verstehen. Es ist, als hätten wir ein Puzzle, aber wir haben nicht alle Teile. "
Chandra hat in den 17 Jahren, in denen es die CDF-S-Region untersucht hat, nicht nur keine anderen Röntgenquellen wie diese beobachtet, sondern das Weltraumteleskop hat während seiner fast zwei Jahrzehnte dauernden Tätigkeit nirgendwo im Universum ähnliche Ereignisse beobachtet . Darüber hinaus war dieses Ereignis heller, kurzlebiger und trat in einer kleineren, jüngeren Wirtsgalaxie auf als andere ungeklärte Röntgenquellen.
Von alledem scheint der einzige Vorteil zu sein, dass das Ereignis wahrscheinlich das Ergebnis eines katastrophalen Ereignisses war, wie z. B. eines Neutronensterns oder eines auseinandergerissenen weißen Zwergs. Die Tatsache, dass keine der plausibleren Erklärungen für die besonderen Merkmale verantwortlich zu sein scheint, scheint darauf hinzudeuten, dass Astronomen möglicherweise eine völlig neue Art von katastrophalem Ereignis erlebt haben.
Die Studie des Teams - „Eine neue, schwache Population von Röntgen-Transienten“ - ist online verfügbar und wird in der Juni 2017-Ausgabe der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. In der Zwischenzeit werden Astronomen die von Chandra und anderen Röntgenobservatorien - wie der XAM-Newton der ESA und der Swift Gamma-Ray Burst Mission der NASA - erfassten Daten durchsuchen, um festzustellen, ob sie andere Fälle dieser Art von Ereignissen finden können .
Zukünftige Untersuchungen mit Chandra und Röntgenteleskopen der nächsten Generation werden natürlich auch nach solchen kurzlebigen, energiereichen Röntgenstrahlen Ausschau halten. Es ist immer gut, wenn das Universum uns einen Kurvenball wirft. Es zeigt uns nicht nur, dass wir mehr lernen müssen, sondern es lehrt uns auch, dass wir in unseren Theorien niemals selbstgefällig werden dürfen.
Schauen Sie sich auch diese Animation der CDF-S-Röntgenquelle an, mit freundlicher Genehmigung des Chandra-Röntgenobservatoriums:
