Bildnachweis: Chandra
Kombinierte Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und Infrarotbeobachtungen mit dem Palomar 200-Zoll-Teleskop haben Hinweise darauf ergeben, dass vor einigen tausend Jahren in unserer Galaxie ein Gammastrahlenausbruch, eine der katastrophalsten Explosionen der Natur, aufgetreten ist. Der Supernova-Überrest W49B kann auch der erste Überrest eines in der Milchstraße entdeckten Gammastrahlenausbruchs sein.
W49B ist ein tonnenförmiger Nebel, der sich etwa 35.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Die neuen Daten zeigen helle Infrarotringe wie Reifen um einen Zylinder und intensive Röntgenstrahlung von Eisen und Nickel entlang der Achse des Zylinders.
"Diese Ergebnisse liefern faszinierende Beweise dafür, dass ein extrem massereicher Stern in zwei mächtigen, gegenläufig gerichteten Jets explodierte, die reich an Eisen waren", sagte Jonathan Keohane vom Jet Propulsion Laboratory der NASA auf einer Pressekonferenz beim Treffen der American Astronomical Society in Denver. "Dies macht W49B zu einem Hauptkandidaten für den Rest eines Gammastrahlenausbruchs, an dem ein Kollapsar des Schwarzen Lochs beteiligt ist."
„Der nächste bekannte Gammastrahlenausbruch zur Erde ist mehrere Millionen Lichtjahre entfernt? die meisten sind Milliarden von Lichtjahren entfernt? Die Entdeckung des Restes eines in unserer Galaxie wäre daher ein großer Durchbruch “, sagte William Reach, einer der Mitarbeiter von Keohane vom California Institute of Technology.
Nach der Kollapsartheorie entstehen Gammastrahlen, wenn einem massiven Stern der Kernbrennstoff ausgeht und der Kern des Sterns zusammenbricht und ein Schwarzes Loch bildet, das von einer Scheibe aus extrem heißem, schnell rotierendem, magnetisiertem Gas umgeben ist. Ein Großteil dieses Gases wird in das Schwarze Loch gezogen, aber ein Teil wird in entgegengesetzt gerichteten Gasstrahlen weggeschleudert, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Ein Beobachter, der auf einen dieser Jets ausgerichtet ist, würde einen Gammastrahlenausbruch sehen, einen blendenden Blitz, bei dem die konzentrierte Leistung etwa eine Minute lang der von zehn Billiarden Sonnen entspricht. Der Blick senkrecht zu den Jets ist weniger erstaunlich, wenn auch dennoch spektakulär. Bei W49B ist der Jet um etwa 20 Grad aus der Ebene des Himmels geneigt.
Im Infrarotbild sind vier Ringe mit einem Durchmesser von etwa 25 Lichtjahren zu erkennen. Diese Ringe, die auf warmes Gas zurückzuführen sind, wurden vermutlich durch die schnelle Rotation des massiven Sterns einige hunderttausend Jahre vor der Explosion des Sterns herausgeschleudert. Die Ringe wurden einige tausend Jahre vor der Explosion von einem heißen Wind des Sterns nach außen gedrückt.
Chandras Bild- und Spektraldaten zeigen, dass die Düsen aus Gas mit mehreren Millionen Grad Celsius, die sich entlang der Achse des Zylinders erstrecken, reich an Eisen- und Nickelionen sind, was damit übereinstimmt, dass sie aus der Mitte des Sterns ausgestoßen werden. Dies unterscheidet die Explosion von einer herkömmlichen Typ-II-Supernova, bei der der größte Teil des Fe und Ni zur Herstellung des Neutronensterns verwendet wird und der äußere Teil des Sterns herausgeschleudert wird. Im Gegensatz dazu wird im Kollapsarmodell von Gammastrahlen-Bursts Eisen und Nickel aus der Mitte entlang des Strahls ausgestoßen.
An den Enden des Zylinders flackert die Röntgenemission auf, um eine heiße Kappe zu bilden. Die Röntgenkappe ist von einer abgeflachten Wolke von Wasserstoffmolekülen umgeben, die im Infrarotbereich nachgewiesen wurden. Diese Merkmale weisen darauf hin, dass die durch die Explosion erzeugte Stoßwelle auf eine große, dichte Gas- und Staubwolke gestoßen ist.
Das Szenario, in dem es entsteht, ist ein Szenario, in dem ein massiver Stern aus einer dichten Staubwolke gebildet wurde, der einige Millionen Jahre lang hell leuchtete, während er Gasringe abwirbelte und sie wegdrückte und einen fast leeren Hohlraum um den Stern bildete. Der Stern erlebte dann eine Supernova-Explosion vom Kollapsartyp, die zu einem Gammastrahlenausbruch führte.
Die Beobachtungen von W49B können helfen, ein Problem zu lösen, das das Kollapsar-Modell für Gammastrahlen-Bursts beeinträchtigt hat. Einerseits basiert das Modell auf dem Zusammenbruch eines massiven Sterns, der normalerweise aus einer dichten Wolke gebildet wird. Andererseits zeigen Beobachtungen des Nachglühens vieler Gammastrahlenausbrüche, dass die Explosion in einem Gas niedriger Dichte auftrat. Basierend auf den W49B-Daten wird von Keohane und Kollegen vorgeschlagen, dass der Stern einen ausgedehnten Hohlraum niedriger Dichte herausgearbeitet hat, in dem die Explosion anschließend stattfand.
"Dieser Stern scheint in einer Blase explodiert zu sein, die er erzeugt hat", sagte Keohane. "In gewisser Weise hat es sein eigenes Grab gegraben."
Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für das Office of Space Science im NASA-Hauptquartier in Washington. Northrop Grumman aus Redondo Beach, Kalifornien, ehemals TRW, Inc., war der Hauptentwicklungsauftragnehmer für das Observatorium. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
