Eine Illustration zeigt die Einstein-Sonde und zwei mögliche Erklärungen für eine gewaltige kosmische Explosion, die sie beobachtet hat (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Astronomen versuchen, eine mysteriöse kosmische Explosion zu verstehen, die die Raumsonde Einstein Probe im April letzten Jahres entdeckte.
Die hochenergetische Explosion wurde zunächst einem Gammastrahlenausbruch zugeschrieben, der entweder durch die Kollision zweier Neutronensterne oder durch den Tod eines massereichen Sterns verursacht wurde. Doch schon bald kam die Möglichkeit auf, dass die ungewöhnliche Explosion mit der Bezeichnung EP240408A das Ergebnis eines supermassereichen schwarzen Lochs sein könnte, das einen Stern in einem so genannten Gezeitenzerfall (TDE) zerreißt und verschlingt.
EP240408A entsprach jedoch nicht dem, was man von einem dieser gewaltigen kosmischen Ereignisse erwartet, was die Möglichkeit eröffnet, dass das, was die Einstein-Sonde mit ihrem Röntgenauge sah, etwas völlig Neues war!
Dieses Rätsel veranlasste ein internationales Team von Astronomen, EP240408A mit einer Vielzahl von boden- und weltraumgestützten Teleskopen zu beobachten. Dazu gehörten auch die Instrumente Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) und Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) der NASA.
„EP240408A erfüllt einige der Kriterien für verschiedene Arten von Phänomenen, aber es erfüllt nicht alle Kriterien für alle. Insbesondere die kurze Dauer und die hohe Leuchtkraft sind in anderen Szenarien schwer zu erklären“, sagte Brendan O’Connor, Mitglied des Teams und Forscher an der Carnegie Mellon University, in einer Erklärung. „Dies eröffnet die Möglichkeit, dass EP240408A das Ergebnis eines neuen und seltenen kosmischen Ereignisses sein könnte, das als „jetted TDE“ bezeichnet wird.
Die Geschichte der jetted tidal disruption events
TDEs treten auf, wenn unglückliche Sterne zu nahe an supermassiven schwarzen Löchern im Herzen von Galaxien wandern. Mit einer Masse, die der von Millionen oder gar Milliarden von Sonnen entspricht, üben supermassive schwarze Löcher einen gewaltigen und erschreckenden Gravitationseinfluss aus. Dadurch werden in Sternen, die ihnen zu nahe kommen, starke Gezeitenkräfte erzeugt, die sie horizontal quetschen und vertikal dehnen. Dadurch werden diese Sterne zerrissen und in einem Prozess, der „Spaghettifizierung“ genannt wird, in einen nudelartigen Plasmastrang verwandelt. Diese stellaren Nudeln können nicht direkt auf das Schwarze Loch fallen, da sie einen Drehimpuls haben. Stattdessen wickelt sich diese Materie um das supermassive Schwarze Loch wie Spaghetti um eine Gabel und bildet eine abgeflachte Wolke, die Akkretionsscheibe. Von der Akkretionsscheibe aus wird dieses stellare Material allmählich dem zentralen supermassiven Schwarzen Loch zugeführt.
Eine Illustration zeigt ein supermassereiches Schwarzes Loch, das einen Stern in einer TDE zerreißt, mit einem Unterschied. Hier wird ein Strahl aus Gammastrahlen ausgestoßen (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))Man geht davon aus, dass
Jeted TDEs nur etwa 1 % aller TDEs ausmachen. In separaten Forschungsarbeiten, die ebenfalls im Oktober 2023 in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden, schlugen die Forscher vor, dass Jet-TDEs dann auftreten, wenn die Rotationsachse des supermassiven schwarzen Lochs und die Bahnebene des Sterns, den es verschlingt, deutlich auseinanderklaffen.
Da die magnetischen Eigenschaften des Schwarzen Lochs das stellare Material im Laufe von Wochen bis Jahren in eine Linie bringen, brechen aus diesen TDEs Jets aus, die sich von den anderen 99 % ähnlicher sternzerstörender Ereignisse unterscheiden.
Eine Illustration zeigt einen Gammastrahlenausbruch, der von einem sterbenden massereichen Stern ausgeht. (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt von Canva))Gammastrahlenausbrüche, die 1967 zum ersten Mal entdeckt wurden, sind den Astronomen vielleicht vertrauter als Jetted TDEs, aber das macht sie nicht weniger faszinierend.Gammastrahlenausbrüche sind die energiereichsten Explosionen im Universum, die bis zu einer Quintillion (10 gefolgt von 18 Nullen) der Energie freisetzen, die von der Sonne ausgestrahlt wird. Es wird vermutet, dass sie die Geburt eines stellaren Schwarzen Lochs ankündigen, entweder wenn ein massereicher Stern stirbt oder wenn zwei Neutronensterne kollidieren und verschmelzen.
Der Schlüssel zur Ermittlung der Ursache von EP240408A könnte in einem der oben genannten NASA-Projekte liegen: „Die Fähigkeit von NICER, so ziemlich jeden Teil des Himmels anzusteuern und wochenlang zu beobachten, hat entscheidend zu unserem Verständnis dieser ungewöhnlichen kosmischen Explosionen beigetragen“, erklärt Dheeraj Pasham, Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Mitglied des Teams.
Während die Astronomen weiterhin versuchen, dieses Rätsel zu lösen, verspricht die Einstein-Sonde, noch mehr aufdecken zu können. Zumindest ein Forscher des Teams ist von dieser Aussicht begeistert: „Ich bin gespannt auf die nächste seltsame Explosion der Einstein-Sonde“, so Pasham.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 27. Januar in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
