Flackernde Sternenleichen: Chandra-Observatorium enthüllt rätselhafte Röntgen-Pulsationen in ferner Galaxie

Supernova-Überreste sind in der Regel Hunderte oder Tausende von Jahren alt. Wenn der anfänglichen Druckwelle der Explosion die Energie ausgeht, sollte das heiße Gas seine Röntgenstrahlung abgeben und stetig dunkler werden. Die Überreste in M83, etwa 15 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt, halten sich jedoch nicht an dieses Drehbuch .

Von den 22 Röntgenüberresten, die über den 14-jährigen Beobachtungszeitraum (von 2000 bis 2014) analysiert wurden, zeigte etwa die Hälfte messbare Helligkeitsänderungen. Dies war kein subtiles Flimmern; die Variationen waren so signifikant, dass sie in den Daten deutlich sichtbar waren, wobei einige Quellen in unregelmäßigen Abständen erheblich heller und dunkler wurden .

Nur für einen der variablen Überreste gibt es eine einfache Erklärung. Der als SN 1957D bezeichnete Überrest wurde dabei beobachtet, wie seine Hochgeschwindigkeitstrümmer in eine dichte Region aus umgebendem Gas rammen. Die Kollision erzeugt einen Ausbruch von schockerhitztem Material und zusätzlicher Röntgenemission, was seine Helligkeitsausbrüche erklärt. Für die anderen, mehr als zehn flackernden Überreste ist die Ursache weniger klar .

Sternen-Zombies: Doppelsternsysteme und Rückfall-Akkretion

Das Forschungsteam hat zwei Haupttheorien für das mysteriöse Flackern aufgestellt. Beide legen nahe, dass es sich nicht einfach um "tote" Sterne handelt, sondern um Systeme, die noch aktiv Materie aufnehmen.

Szenario mit überlebendem Begleitstern: Viele massereiche Sterne werden in Doppelsternsystemen geboren. Wenn der massereichere der beiden explodiert, kann er ein dichtes kompaktes Objekt – einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch – zurücklassen, während sein Begleiter intakt bleibt. Die Schwerkraft des Überrests kann dann Sternenmaterial vom überlebenden Begleiter abziehen. Während dieses Gas spiralförmig nach innen strömt, erhitzt es sich auf Millionen von Grad und erzeugt ein starkes Röntgendoppelsternsystem. Die unvorhersehbare Rate dieses Materialtransfers könnte das beobachtete Flackern verursachen .

Rückfall-Akkretion: Anstelle eines Spendersterns könnte das neu gebildete Schwarze Loch oder der Neutronenstern einen Teil der Trümmer wieder einfangen, die bei der ursprünglichen Supernova nach außen geschleudert wurden. Dieses "kosmische Recycling", bei dem ein Teil des Materials der Gravitationskraft nicht entkommt und auf das zentrale Objekt zurückfällt, würde ebenfalls variable Röntgenemissionen erzeugen .

Diese Erklärungen schließen sich nicht gegenseitig aus, und es ist möglich, dass beide Prozesse bei den verschiedenen Überresten in der Stichprobe ablaufen. Die Beweise für die Doppelsterntheorie werden durch die Positionen der flackernden Überreste gestützt – sie befinden sich in Regionen von M83, die eine höhere Konzentration an massereichen jungen Sternen aufweisen, genau dort, wo man Röntgendoppelsterne mit hoher Masse erwarten würde .

Eine ähnliche Überraschung in einer anderen Galaxie

M83 ist kein Einzelfall. Eine Folgestudie der Whirlpool-Galaxie (M51) hat eine vergleichbare Population variabler Röntgenquellen im Zusammenhang mit Supernova-Überresten ans Licht gebracht. Die Entdeckung dieses Musters in einer zweiten sternbildenden Galaxie deutet darauf hin, dass flackernde Überreste eine häufige, bisher übersehene Phase des stellaren Nachlebens im Universum sein könnten .

Bonus-Entdeckung: Eine Supernova in Nachbarschaft eines Schwarzen Lochs

In einem unabhängigen, aber ebenso faszinierenden Fund haben Chandra und der Röntgensatellit XMM-Newton der Europäischen Weltraumorganisation ESA Hinweise auf einen Supernova-Überrest in einer der extremsten vorstellbaren Umgebungen entdeckt. Die Trümmer wurden in der Nähe von Sagittarius A* (Sgr A*) gefunden, dem supermassereichen Schwarzen Loch im Zentrum der Milchstraße, etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt .

Die Astronomen schätzen, dass der Stern, der diese Trümmer erzeugte, vor relativ kurzen 1.700 Jahren explodierte. Der resultierende Überrest, der sich in der Nähe einer Region namens Sagittarius C befindet, dehnt sich mit etwa 3,2 Millionen Kilometern pro Stunde aus. Sollte sich die Identifizierung bestätigen, wäre dies der nächste Supernova-Überrest, der jemals in der Nähe des zentralen Schwarzen Lochs unserer Galaxie entdeckt wurde .

Die Entdeckung, die ebenfalls im The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, platziert eine Sternenexplosion in einer gewalttätigen Nachbarschaft, die von extremer Schwerkraft, dichten Magnetfeldern und mit hoher Geschwindigkeit herumwirbelnden Gaswolken dominiert wird. Die Untersuchung eines Überrestes in dieser Umgebung bietet Astronomen ein einzigartiges Labor, um zu verstehen, wie sich Materie in den stärksten Gravitationsfeldern des Universums verhält .