Hubble findet bizarre Explosion an unerwartetem Ort

Ein sehr seltener, seltsamer Ausbruch außergewöhnlich hellen Lichts im Universum ist jetzt noch seltsamer geworden – dank des Adlerauges des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA. Das als „Luminous Fast Blue Optical Transient“ (LFBOT) bezeichnete Phänomen blitzte an einem Ort auf, an dem es nicht erwartet wurde, weit entfernt von einer Wirtsgalaxie. Nur Hubble konnte seinen Standort bestimmen. Die Hubble-Ergebnisse deuten darauf hin, dass Astronomen noch weniger über diese Objekte wissen als bisher angenommen, indem sie einige mögliche Theorien ausschließen.

Luminous Fast Blue Optical Transients (LFBOT) gehören zu den hellsten bekannten sichtbaren Lichtereignissen im Universum – sie gehen unerwartet auf wie Kamerablitzlichter. Seit der ersten Entdeckung im Jahr 2018 wurden nur eine Handvoll gefunden. Derzeit werden LFBOTS etwa einmal pro Jahr entdeckt.

Nach seiner ersten Entdeckung wurde der neueste LFBOT von mehreren Teleskopen im gesamten elektromagnetischen Spektrum, von Röntgenstrahlen bis hin zu Radiowellen, beobachtet. Nur Hubbles außerordentlich scharfe Auflösung konnte seinen Standort bestimmen. Das vorübergehende Ereignis mit der Bezeichnung AT2023fhn und dem Spitznamen „The Finch“ wies alle verräterischen Merkmale eines LFBOT auf. Es leuchtete intensiv in blauem Licht und entwickelte sich schnell, erreichte innerhalb weniger Tage seine höchste Helligkeit und verblasste wieder, im Gegensatz zu Supernovae, deren Verdunkelung Wochen oder Monate dauert.

Aber im Gegensatz zu allen anderen LFBOTs, die zuvor beobachtet wurden, stellte Hubble fest, dass sich der Finch scheinbar isoliert zwischen zwei benachbarten Galaxien befindet – etwa 50.000 Lichtjahre von einer nahegelegenen Spiralgalaxie und etwa 15.000 Lichtjahre von einer kleineren Galaxie entfernt – ein verwirrender Standort für Himmelsobjekte Bisher wurde davon ausgegangen, dass sie in Wirtsgalaxien existieren.

„Die Hubble-Beobachtungen waren wirklich das Entscheidende. Sie haben uns klar gemacht, dass dies im Vergleich zu anderen Beobachtungen dieser Art ungewöhnlich war, denn ohne die Hubble-Daten hätten wir es nicht gewusst“, sagte Ashley Chrimes, Hauptautorin des Hubble-Artikels, der darüber berichtet Entdeckung. Er ist außerdem Forschungsstipendiat der Europäischen Weltraumorganisation, ehemals an der Radboud-Universität in Nijmegen in den Niederlanden.

Die Studie wird in einer kommenden Ausgabe der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society und das Papier ist derzeit auf der verfügbar arXiv Preprint-Server.

Während angenommen wird, dass es sich bei diesen schrecklichen Explosionen um eine seltene Art von Supernovae handelt (sogenannte Kernkollaps-Supernovae), sind die gigantischen Sterne, die sich in Supernovae verwandeln, gemessen an stellaren Maßstäben nur von kurzer Dauer. Daher haben die massereichen Vorläufersterne von Supernovae keine Zeit, sich sehr weit von ihrem Geburtsort – einer Ansammlung neugeborener Sterne – zu entfernen. Alle bisherigen LFBOTs wurden in den Spiralarmen von Galaxien gefunden, in denen die Sternentstehung im Gange ist.

„Je mehr wir über LFBOTs erfahren, desto mehr überraschen sie uns“, sagte Chromes. „Wir haben nun gezeigt, dass LFBOTs weit vom Zentrum der nächstgelegenen Galaxie entfernt auftreten können, und der Standort des Finch entspricht nicht unseren Erwartungen für irgendeine Art von Supernova.“

Die Zwicky Transient Facility – eine bodengestützte Kamera mit extrem großem Weitwinkel, die alle zwei Tage den gesamten nördlichen Himmel abtastet – machte Astronomen erstmals am 10. April 2023 auf den Finken aufmerksam. Sobald er entdeckt wurde, starteten die Forscher ein vorab geplantes Beobachtungsprogramm die in Bereitschaft waren und bereit waren, ihre Aufmerksamkeit schnell auf alle potenziellen LFBOT-Kandidaten zu richten, die auftauchten.

Spektroskopische Messungen mit dem Gemini-South-Teleskop in Chile ergaben, dass der Finch glühende 20.000 Grad Celsius hat. Zwillinge halfen auch bei der Bestimmung seiner Entfernung von der Erde, sodass seine Leuchtkraft berechnet werden konnte. Zusammen mit Daten von anderen Observatorien, darunter dem Röntgenobservatorium Chandra und dem Radioteleskop Very Large Array, bestätigten diese Ergebnisse, dass es sich bei der Explosion tatsächlich um einen LFBOT handelte.

Die LFBOTs könnten das Ergebnis des Zerreißens von Sternen durch ein Schwarzes Loch mittlerer Masse (zwischen 100 und 1.000 Sonnenmassen) sein. Die hohe Auflösung und Infrarotempfindlichkeit des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA/ESA/CSA könnte schließlich genutzt werden, um herauszufinden, dass der Finch in einem Kugelsternhaufen im äußeren Halo einer der beiden benachbarten Galaxien explodierte. Ein Kugelsternhaufen ist der wahrscheinlichste Ort, an dem ein Schwarzes Loch mittlerer Masse gefunden werden könnte.

Um die ungewöhnliche Position des Finch zu erklären, ziehen die Forscher die alternative Möglichkeit in Betracht, dass er das Ergebnis einer Kollision zweier Neutronensterne ist, die sich weit außerhalb ihrer Heimatgalaxie bewegen und seit Milliarden von Jahren spiralförmig aufeinander zulaufen.

Solche Kollisionen erzeugen eine Kilonova – eine Explosion, die tausendmal stärker ist als eine normale Supernova. Eine sehr spekulative Theorie besagt jedoch, dass, wenn einer der Neutronensterne stark magnetisiert ist – ein Magnetar –, die Kraft der Explosion noch weiter auf das Hundertfache der Helligkeit einer normalen Supernova verstärkt werden könnte.

„Die Entdeckung wirft viel mehr Fragen auf, als sie beantwortet“, sagte Chromes. „Es bedarf weiterer Arbeit, um herauszufinden, welche der vielen möglichen Erklärungen die richtige ist.“

Da astronomische Transienten überall und zu jeder Zeit auftreten können und aus astronomischer Sicht relativ flüchtig sind, verlassen sich Forscher auf Weitfelduntersuchungen, die kontinuierlich große Bereiche des Himmels überwachen können, um sie zu entdecken und andere Observatorien wie Hubble zu alarmieren, damit sie Nachuntersuchungen durchführen können Beobachtungen.

Um zu einem besseren Verständnis des Phänomens zu gelangen, sei eine größere Stichprobe erforderlich, sagen Forscher. Zukünftige All-Sky-Durchmusterungsteleskope könnten je nach zugrunde liegender Astrophysik möglicherweise mehr entdecken können.