Astronomen, die nach einer Supernova-Explosion in der nahe gelegenen Galaxie M83 Ausschau halten, erlebten stattdessen eine gewaltige Explosion eines anderen Typs: eine neue ultraluminöse Röntgenquelle oder ULX. In einem von Wissenschaftlern als „außergewöhnlicher Ausbruch“ bezeichneten Zustand erhöhte der ULX in M83 die Röntgenhelligkeit um mindestens das 3.000-fache, eine der größten Änderungen der Röntgenstrahlen, die jemals für diesen Objekttyp beobachtet wurden.
"Das Aufflammen dieses ULX hat uns überrascht und war ein sicheres Zeichen dafür, dass wir etwas Neues über das Wachstum von Schwarzen Löchern entdeckt hatten", sagte Roberto Soria von der Curtin University in Australien, der die neue Studie leitete.
Die Forscher sagen, dass diese Explosion direkte Beweise für eine Population alter, flüchtiger schwarzer Sternlöcher liefert und neue Einblicke in die Natur einer mysteriösen Klasse von Schwarzen Löchern gibt, die in Röntgenstrahlen so viel Energie erzeugen können, wie eine Million Sonnen bei allen Wellenlängen strahlen .
Der Astrophysiker Bill Blair von der Johns Hopkins University schrieb im Chandra-Blog: „Beim Warten auf die nächste Supernova in M83 ist etwas Komisches passiert“, sagte diese Galaxie, auch bekannt als Southern Pinwheel Galaxy, „ein erstaunliches Geschenk der Natur. In 15 Millionen Lichtjahren Entfernung ist es tatsächlich eine der näheren Galaxien (nur 7-8 mal weiter entfernt als die Andromeda-Galaxie), aber es erscheint fast genau von vorne und bietet den Erdbewohnern einen fantastischen Blick auf ihre wunderschönen Spiralarme und aktiver sternbildender Kern. “
M83 hat seit 1923 sechs beobachtete Supernova erzeugt, aber die letzte wurde 1983 gesehen. "Wir sind überfällig für eine neue Supernova!" Blair schrieb.
So haben viele Astronomen M83 beobachtet, in der Hoffnung, eine neue Supernova zu entdecken, aber stattdessen einen dramatischen Anstieg der Röntgenhelligkeit gesehen, der nach Angaben der Forscher wahrscheinlich auf einen plötzlichen Anstieg der Menge an Material zurückzuführen ist, das ins Schwarze fällt Loch.
Ein ULX kann mehr Röntgenstrahlen abgeben als die meisten „normalen“ Binärsysteme, in denen sich ein Begleitstern im Orbit um einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch befindet. Die übergroße Röntgenemission deutet darauf hin, dass ULXs Schwarze Löcher enthalten, die möglicherweise viel massereicher sind als die an anderer Stelle in unserer Galaxie.
Die Begleitsterne zu ULXs sind, wenn sie identifiziert werden, normalerweise junge, massive Sterne, was bedeutet, dass ihre schwarzen Löcher ebenfalls jung sind. Die neuesten Forschungsergebnisse liefern jedoch direkte Beweise dafür, dass ULXs viel ältere Schwarze Löcher enthalten können und einige Quellen möglicherweise als junge falsch identifiziert wurden.
Die Beobachtungen von M83 wurden über einen Zeitraum von mehreren Jahren mit Chandra gemacht. In historischen Röntgenbildern, die 1980 mit dem Einstein-Observatorium, 1980 mit ROSAT, 2003 und 2008 mit dem XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation, 2005 mit dem Swift-Observatorium der NASA, 2005 mit den Magellan-Teleskop-Beobachtungen oder mit dem Magellan-Teleskop aufgenommen wurden, wurde kein Hinweis auf ULX gefunden in einem Hubble-Bild, das im August 2009 erhalten wurde.
Im Jahr 2011 verwendeten Soria und seine Kollegen optische Bilder vom Gemini Observatory und dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA und sahen eine hellblaue Quelle an der Position der Röntgenquelle.
Das Fehlen einer blauen Quelle in den früheren Bildern weist darauf hin, dass der Begleitstern des Schwarzen Lochs schwächer und röter ist und eine viel geringere Masse aufweist als die meisten Gefährten, die zuvor direkt mit ULXs verbunden waren. Die helle, blaue optische Emission im Jahr 2011 muss durch eine dramatische Ansammlung von mehr Material vom Begleitstern verursacht worden sein.
"Wenn der ULX nur während seines Höhepunkts der Röntgenemission im Jahr 2010 beobachtet worden wäre, hätte das System leicht mit einem Schwarzen Loch mit einem massiven, viel jüngeren Sternbegleiter verwechselt werden können, der etwa 10 bis 20 Millionen Jahre alt ist", sagte Co. -autor Blair.
Der Begleiter des Schwarzen Lochs in M83 ist wahrscheinlich ein mindestens 500 Millionen Jahre alter roter Riesenstern mit einer Masse, die weniger als viermal so groß ist wie die der Sonne. Theoretische Modelle für die Entwicklung von Sternen legen nahe, dass das Schwarze Loch fast so alt sein sollte wie sein Begleiter.
Ein weiteres ULX mit einem flüchtigen, alten Schwarzen Loch wurde kürzlich in der Andromeda-Galaxie von einem Team unter der Leitung von Amanpreet Kaur von der Clemson University entdeckt, das in der Februar-Ausgabe 2012 von Astronomy and Astrophysics veröffentlicht wurde. Matthew Middleton und Kollegen von der University of Durham berichteten in der März-Ausgabe 2012 der Monthly Notices der Royal Astronomical Society über weitere Informationen. Sie verwendeten Daten von Chandra, XMM-Newton und HST, um zu zeigen, dass ULX sehr variabel ist und sein Begleiter ein alter roter Stern ist.
"Mit diesen beiden Objekten wird deutlich, dass es zwei Klassen von ULX gibt, eine mit jungen, dauerhaft wachsenden Schwarzen Löchern und die andere mit alten Schwarzen Löchern, die unregelmäßig wachsen", sagte Kip Kuntz, Mitautor des neuen M83-Papiers. auch von der Johns Hopkins University. "Wir hatten das große Glück, das M83-Objekt genau zum richtigen Zeitpunkt zu beobachten, um den Vergleich vor und nach dem Vergleich durchzuführen."
Ein Artikel, der diese Ergebnisse beschreibt, erscheint in der 10. Mai-Ausgabe des Astrophysical Journal.
Quellen: NASA, Chandra Blog
