Astronomen haben deutliche Belege dafür gefunden, dass sich ein Schwarzes Loch oder ein Neutronenstern spiralförmig in den Kern eines Begleitsterns bewegte und ihn als Supernova hat explodieren lassen. Die Astronomen verwendeten Daten des Very Large Array Sky Survey (VLASS), einem mehrere Jahre dauernden Projekt, das das Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) der National Science Foundation nutzt.
“Theoretiker hatten vorhergesagt, dass dies passieren könnte, aber dies ist das erste Mal, dass wir ein solches Ereignis tatsächlich beobachtet haben”, sagte Dillon Dong ein Doktorand am Caltech und Hauptautor einer Studie im Journal Science, die über die Entdeckung berichtet.
Der erste Hinweis kam, als die Wissenschaftler Bilder des VLASS-Projekts betrachteten, welches im Jahr 2017 mit den Beobachtungen begann, und ein Objekt fanden, das stark Radiowellen emittierte, aber das in einem früheren Survey des VLA (Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeters, FIRST) nicht auftauchte. Sie führten Nachfolgebeobachtungen des Objekts mit der Bezeichnung VT 1210+4956 durch, wofür sie das VLA und das Keck-Teleskop auf Hawaii nutzten. Sie bestimmten, dass die hellen Radioemissionen aus den Randbereichen einer sternbildenden Zwerggalaxie stammten, die rund 480 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Später stellten sie fest, dass ein Instrument an Bord der Internationalen Raumstation ISS im Jahr 2014 einen Röntgenausbruch dieses Objekts registriert hatte.
Die Daten all dieser Beobachtungen erlaubten den Astronomen, die faszinierende Geschichte eines Jahrhunderte langen Todestanzes zwischen zwei massereichen Sternen zusammenzusetzen. Wie die meisten Sterne, die viel massereicher als unsere Sonne sind, wurden diese beiden als Doppelsystem geboren und umkreisten sich gegenseitig in geringem Abstand. Einer von ihnen war massereicher als der andere und durchlief seine normale, auf Kernfusion basierende Lebenszeit schneller und explodierte als Supernova, wobei er entweder ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern zurückließ.
Die Umlaufbahn des Schwarzen Lochs oder des Neutronensterns um seinen Begleiter wurde zunehmend enger und vor etwa 300 Jahren trat er in die Atmosphäre des Begleiters ein, womit der Todestanz begann. Zu diesem Zeitpunkt begann die Interaktion Gas von dem Begleitstern in den Weltraum zu katapultieren. Das fortkatapultierte Gas bewegte sich spiralförmig nach außen und bildete einen expandierenden, donutförmigen Ring um das Paar, der als Torus bezeichnet wird.
Letztendlich gelangte das Schwarze Loch oder der Neutronenstern zu dem Kern des Begleitsterns und unterbrach die Kernfusion, die die Energie produziert, welche den Kern daran hinderte, unter seiner eigenen Schwerkraft zu kollabieren. Als der Kern kollabierte, bildete er kurzzeitig eine Materiescheibe, die den Eindringling umkreiste und stieß einen Materiejet mit annähernd Lichtgeschwindigkeit aus, der sich durch den Stern nach außen bohrte.
“Dieser Jet produzierte die vom MAXI-Instrument an Bord der Internationalen Raumstation ISS registrierten Röntgenstrahlen und das bestätigt das Auftreten des Ereignisses im Jahr 2014”, sagte Dong. Der Kollaps des Kerns ließ ihn als Supernova explodieren und der früheren Explosion seines Begleiters folgen. “Der Begleitstern wäre letztendlich als Supernova explodiert, aber diese Verschmelzung beschleunigte den Prozess”, sagte Dong.
Das bei der Supernova-Explosion 2014 ausgestoßene Material bewegte sich viel schneller als das Material, das zuvor von dem Begleitstern abgeworfen wurde, und als VLASS das Objekt beobachtete, kollidierte die Supernova-Schockwelle mit diesem Material, was starke Schockwellen produzierte, die die vom VLA beobachteten Radioemissionen erzeugten.
“Alle Teile dieses Puzzles passen zusammen und erzählen diese erstaunliche Geschichte”, sagte Gregg Hallinan vom Caltech. “Der Überrest eines Sterns, der vor langer Zeit explodierte, stürzte in seinen Begleiter und ließ ihn ebenfalls explodieren”, ergänzte er.
Der Schlüssel zu der Entdeckung war Hallinan zufolge VLASS, das innerhalb von sieben Jahren dreimal den gesamten sichtbaren Himmel am Standort des VLA abbildete – etwa 80 Prozent des Himmels. Auf diese Weise konnte VLASS temporäre Objekte wie Supernova-Explosionen entdecken, die hell in Radiowellenlängen leuchten. Diese Supernova, verursacht durch eine stellare Verschmelzung, war jedoch eine Überraschung. “Dies gehörte nicht zu all den Dingen, von denen wir dachten, dass wir sie mit VLASS entdecken würden”, sagte Hallinan.
Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation und wird von der Associated Universities, Inc. im Rahmen eines Kooperationsvertrags betrieben.
(THK)
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