Mit beispiellosen Ausbrüchen zeigt Sternleiche Lebenszeichen

Nach dem explosiven Tod eines fernen Sterns war ein aktiver Sternkörper wahrscheinlich die Quelle wiederholter energiereicher Ausbrüche, die über mehrere Monate hinweg beobachtet wurden – ein Phänomen, das Astronomen noch nie zuvor beobachtet hatten, berichtet ein von Cornell geleitetes Team in einer am 15. November in veröffentlichten Studie Natur.

Die hellen, kurzen Blitze – nur wenige Minuten lang und so stark wie die ursprüngliche Explosion 100 Tage später – traten nach einer seltenen Art von Sternkatastrophe auf, die die Forscher zu finden versucht hatten und die als leuchtende Sternkatastrophe bezeichnet wird schneller blauer optischer Transient oder LFBOT.

Seit ihrer Entdeckung im Jahr 2018 haben Astronomen darüber spekuliert, was solche extremen Explosionen auslösen könnte, die weitaus heller sind als die heftigen Enden, die massereiche Sterne normalerweise erleben, aber innerhalb von Tagen statt in Wochen verblassen. Das Forschungsteam geht davon aus, dass die bisher unbekannte Flare-Aktivität, die von 15 Teleskopen auf der ganzen Welt untersucht wurde, bestätigt, dass es sich bei dem Motor um einen Sternkörper handeln muss: ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern.

„Wir glauben nicht, dass irgendetwas anderes diese Art von Fackeln erzeugen kann“, sagte Anna YQ Ho, Assistenzprofessorin für Astronomie am College of Arts and Sciences. „Dies beendet jahrelange Debatten darüber, was diese Art von Explosion antreibt, und offenbart eine ungewöhnlich direkte Methode zur Untersuchung der Aktivität von Sternleichen.“

Ho ist der Erstautor von „Minutenlange optische Flares mit Supernova-Leuchtkraftveröffentlicht mit mehr als 70 Co-Autoren, die dazu beigetragen haben, den LFBOT mit der offiziellen Bezeichnung AT2022tsd und dem Spitznamen „der Tasmanische Teufel“ und die daraus resultierenden Lichtimpulse zu charakterisieren, die etwa eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt zu sehen sind.

Ho schrieb die Software, die das Ereignis im September 2022 markierte, und sichtete gleichzeitig eine halbe Million Veränderungen oder Transienten, die täglich im Rahmen einer von der in Kalifornien ansässigen Zwicky Transient Facility durchgeführten Himmelsumfrage entdeckt wurden.

Dann, im Dezember 2022, trafen sich Ho und seine Mitarbeiter Daniel Perley von der Liverpool John Moores University in England und Ping Chen vom Weizmann Institute of Science in Israel, während sie routinemäßig die abklingende Explosion überwachten, um neue Beobachtungen zu besprechen, die von Ping durchgeführt und analysiert wurden – eine Reihe aus fünf Bildern, die jeweils mehrere Minuten dauern. Der erste zeigte erwartungsgemäß nichts, aber der zweite nahm Licht auf, gefolgt von einem intensiv hellen Blitz im mittleren Bild, der schnell verschwand.

„Niemand wusste wirklich, was er sagen sollte“, erinnerte sich Ho. „So etwas hatten wir noch nie zuvor gesehen – etwas so Schnelles und eine so starke Helligkeit wie die ursprüngliche Explosion Monate später – bei einer Supernova oder einem FBOT. Das hatten wir, Punkt, noch nie in der Astronomie gesehen.“

Um die abrupte Wiederaufhellung weiter zu untersuchen, engagierten die Forscher Partner, die Beobachtungen von mehr als einem Dutzend anderer Teleskope beisteuerten, darunter eines, das mit einer Hochgeschwindigkeitskamera ausgestattet war. Das Team durchforstete frühere Daten und arbeitete daran, andere mögliche Lichtquellen auszuschließen. Ihre Analyse bestätigte letztendlich mindestens 14 unregelmäßige Lichtimpulse über einen Zeitraum von 120 Tagen, wahrscheinlich nur einen Bruchteil der Gesamtzahl, sagte Ho.

„Erstaunlicherweise wurde die Quelle nicht, wie man es erwarten würde, stetig verblasst, sondern kurzzeitig wieder heller – und immer und immer wieder“, sagte sie. „LFBOTs sind bereits eine Art seltsames, exotisches Ereignis, also war das noch seltsamer.“

Welche Prozesse genau am Werk waren – vielleicht ein Schwarzes Loch, das Jets aus Sternmaterial mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach außen schleust – wird weiterhin untersucht. Ho hofft, dass die Forschung langjährige Ziele voranbringt, um zu kartieren, wie die Eigenschaften von Sternen im Leben die Art und Weise ihres Todes und die Art der Leiche, die sie produzieren, vorhersagen können.

Im Fall von LFBOTs seien eine schnelle Rotation oder ein starkes Magnetfeld wahrscheinlich Schlüsselkomponenten ihrer Startmechanismen, sagte Ho. Es ist auch möglich, dass es sich gar nicht um konventionelle Supernovae handelt, sondern dass sie durch die Verschmelzung eines Sterns mit einem Schwarzen Loch ausgelöst wurden.

„Wir sehen möglicherweise einen völlig anderen Kanal für kosmische Katastrophen“, sagte sie.

Die ungewöhnlichen Explosionen versprechen neue Einblicke in die Lebenszyklen von Sternen, die normalerweise nur in Schnappschüssen verschiedener Stadien – Stern, Explosion, Überreste – und nicht als Teil eines einzelnen Systems zu sehen sind, sagte Ho. LFBOTs bieten möglicherweise die Möglichkeit, einen Stern beim Übergang in sein Leben nach dem Tod zu beobachten.

„Weil die Leiche nicht einfach da herumliegt, sondern aktiv ist und Dinge tut, die wir erkennen können“, sagte Ho. „Wir glauben, dass diese Leuchtraketen von einer dieser neu entstandenen Leichen stammen könnten, was uns die Möglichkeit gibt, ihre Eigenschaften zu untersuchen, wenn sie gerade erst entstanden sind.“