Mithilfe von Schnappschüssen, die über einen Zeitraum von 20 Jahren mit dem Chandra-Röntgenobservatorium der NASA aufgenommen wurden, haben Astronomen wichtige neue Details über einen Ausbruch von Eta Carinae erfahren, der Mitte des 19. Jahrhunderts auf der Erde beobachtet wurde.
Chandra-Daten aus Jahrzehnten wurden zu einem neuen Film zusammengefasst, der Bilder von Eta Carinae aus den Jahren 1999, 2003, 2009, 2014 und 2020 enthält. Astronomen nutzten die Chandra-Beobachtungen zusammen mit Daten von XMM-Newton der ESA (Europäische Weltraumorganisation). Beobachten Sie, wie sich der Sternausbruch von vor 180 Jahren mit Geschwindigkeiten von bis zu 7,2 Millionen Kilometern pro Stunde weiter in den Weltraum ausdehnt. Die neuen Erkenntnisse aus Eta Carinae zeigen, wie verschiedene Weltraumobservatorien zusammenarbeiten können, um uns dabei zu helfen, Veränderungen im Universum zu verstehen, die sich auf menschlichen Zeitskalen abspielen.
A Papier, in dem diese Ergebnisse beschrieben werden erscheint in Das Astrophysikalische Journal.
Eta Carinae ist ein System, das zwei massereiche Sterne enthält (einer hat etwa die 90-fache Sonnenmasse und der andere vermutlich etwa 30-fache Sonnenmasse). Mitte des 19. Jahrhunderts wurde beobachtet, dass Eta Carinae eine gewaltige Explosion erlebte, die Astronomen als „Große Eruption“ bezeichneten. Bei diesem Ereignis stieß Eta Carinae zwischen dem 10- und 45-fachen der Sonnenmasse aus. Dieses Material wurde zu einem dichten Paar kugelförmiger Gaswolken, die heute Homunkulusnebel genannt werden und auf gegenüberliegenden Seiten der beiden Sterne liegen.
Ein heller Ring aus Röntgenstrahlen um den Homunculus-Nebel wurde vor etwa 50 Jahren entdeckt und in früheren Arbeiten von Chandra untersucht. Der neue Film von Chandra und ein detailliertes Bild, das durch die Addition der Daten erzeugt wurde, geben wichtige Hinweise auf die flüchtige Geschichte von Eta Carinae, einschließlich der schnellen Expansion des Rings und einer bisher unbekannten schwachen Hülle aus Röntgenstrahlen außerhalb des Rings.
„Wir haben diese schwache Röntgenhülle als die Druckwelle des Großen Ausbruchs in den 1840er Jahren interpretiert“, sagte Michael Corcoran vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, der die Studie leitete. „Es erzählt einen wichtigen Teil der Hintergrundgeschichte von Eta Carinae, den wir sonst nicht gewusst hätten.“
Da die neu entdeckte äußere Röntgenhülle eine ähnliche Form und Ausrichtung wie der Homunkulusnebel hat, gehen Corcoran und seine Kollegen davon aus, dass beide Strukturen einen gemeinsamen Ursprung haben.
Die Idee ist, dass Material von Eta Carinae lange vor dem Großen Ausbruch von 1843 weggeschleudert wurde – irgendwann zwischen 1200 und 1800, basierend auf der Bewegung von Gasklumpen, die zuvor in Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA beobachtet wurde. Später raste die schnelle Druckwelle der Großen Eruption durch den Weltraum, kollidierte mit den Klumpen und erhitzte sie auf Millionen von Grad, wodurch der helle Röntgenring entstand. Die Druckwelle hat nun den hellen Ring überschritten.
Bildnachweis: NASA
„Die Form dieser schwachen Röntgenhülle ist für mich eine Wendung in der Handlung“, sagte Co-Autor Kenji Hamaguchi, ein Forscher an der University of Maryland, Baltimore County, und NASA Goddard. „Es zeigt uns, dass die schwache Hülle, der Homunkulus und der helle innere Ring wahrscheinlich alle von Eruptionen im Sternensystem stammen.“
Mit XMM-Newton stellten die Forscher fest, dass die Röntgenhelligkeit von Eta Carinae mit der Zeit nachgelassen hat, was mit früheren Beobachtungen des Systems übereinstimmt, die mit dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER)-Teleskop der NASA auf der Internationalen Raumstation gemacht wurden. Die Autoren wandten ein einfaches Modell an, um abzuschätzen, wie hell Eta Carinae im Röntgenlicht zum Zeitpunkt des Großen Ausbruchs war, und kombinierten dies mit der Geschwindigkeit des Materials – ermittelt aus dem Film –, um abzuschätzen, wie schnell das Hochgeschwindigkeitsgas ausgestoßen wurde .
Die Forscher kombinierten diese Informationen mit einer Schätzung der ausgestoßenen Gasmenge und kamen zu dem Schluss, dass die Große Eruption wahrscheinlich aus zwei Explosionen bestand. Es kam zu einem ersten schnellen Ausstoß einer kleinen Menge schnellen Gases geringer Dichte, das die Röntgendruckwelle erzeugte. Darauf folgte der langsamere Ausstoß von dichtem Gas, das schließlich den Homunculus-Nebel bildete.
Ein Team unter der Leitung von Nathan Smith von der University of Arizona, einem der Co-Autoren der neuen Röntgenstudie, hat zuvor vorgeschlagen, dass die Große Eruption durch die Verschmelzung zweier Sterne in einem ursprünglich dreifachen System verursacht wurde. Dies würde auch die ringartige Struktur erklären, die im Röntgenlicht zu sehen ist, da dadurch Material in einer flachen Ebene ausgeschleudert würde.
„Die Geschichte von Eta Carinae wird immer interessanter“, sagte Smith. „Alle Beweise deuten darauf hin, dass Eta Carinae eine sehr starke Explosion überlebt hat, die normalerweise einen Stern auslöschen würde. Ich kann die nächste Datenepisode kaum erwarten, um herauszufinden, welche anderen Überraschungen Eta Carinae für uns bereithält.“
Mehr Informationen:
Michael F. Corcoran et al., Die Ausdehnung des Röntgennebels um η Auto, Das Astrophysikalische Journal (2022). DOI: 10.3847/1538-4357/ac8f27