Astronomen entdecken energiereichste Explosionen seit dem Urknall

LONDON (IT BOLTWISE) – Astronomen der Universität von Hawai’i haben die energiereichsten kosmischen Explosionen seit dem Beginn des Universums entdeckt. Diese Ereignisse, bekannt als extreme nukleare Transienten (ENTs), setzen mindestens zehnmal mehr Energie frei als bisherige Rekordhalter und könnten neue Einblicke in physikalische Prozesse bei extrem hohen Energien bieten.

Die Entdeckung der extrem nuklearen Transienten (ENTs) durch die Astronomen der Universität von Hawai’i markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Astrophysik. Diese gewaltigen kosmischen Explosionen, die mindestens zehnmal mehr Energie freisetzen als alle bisher bekannten Ereignisse, eröffnen neue Möglichkeiten zur Erforschung physikalischer Prozesse bei extrem hohen Energien. ENTs entstehen, wenn Sterne, die mindestens dreimal so massereich wie die Sonne sind, einem supermassiven Schwarzen Loch zu nahe kommen und von dessen enormer Gravitation zerrissen werden. Die dabei entstehende Materieschnur spiralt in das Schwarze Loch und erzeugt ein Phänomen, das als Akkretion bekannt ist.

Solche Ereignisse sind äußerst selten und treten einige hundert Mal seltener auf als Supernovae. Wenn sie jedoch auftreten, setzen sie enorme Energiemengen frei und erzeugen lang anhaltende Flares, die von der Erde aus beobachtet werden können. In den letzten zehn Jahren haben optische Transientensurveys verschiedene Klassen von akkretiongetriebenen Flares entdeckt, darunter Gezeitenstörungen, schnell aktivierte galaktische Kerne und mehrdeutige nukleare Transienten. Die neuen ENTs unterscheiden sich jedoch grundlegend, da sie zwischen 0,5 × 10⁵³ und 2,5 × 10⁵³ Erg freisetzen, was sie mindestens doppelt so energiereich macht wie alle anderen bekannten Transienten.

Jason Hinkle, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit am IfA leitete, begann seine Suche nach ENTs, indem er Daten von der Gaia-Mission der Europäischen Weltraumorganisation durchforstete. Gaia ist ideal für eine solche Suche, da sie seit Ende 2014 den gesamten Himmel beobachtet. Hinkles Suche nach glatten, hochamplitudigen und lang anhaltenden Signalen führte zur Entdeckung von zwei möglichen Quellen, Gaia16aaw und Gaia18cdj, die beide aus dem Zentrum einer fernen Galaxie stammen. Diese Entdeckungen wurden durch Beobachtungen mit weltraumgestützten UV/X-Ray-Missionen und bodengestützten Einrichtungen wie dem Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System der Universität von Hawai’i und dem W M Keck Observatory ergänzt.

Die Daten zeigen, dass die Helligkeit des von ENTs emittierten Lichts über mehr als 100 Tage zunimmt, dann ihren Höhepunkt erreicht und über einen Zeitraum von mehr als 150 Tagen langsam abnimmt. ENTs erzeugen auch Infrarotlicht, was darauf hindeutet, dass zirkumnuklearer Staub erhitzt und bei längeren Wellenlängen wieder emittiert wird. Die Tatsache, dass Gaia16aaw und Gaia18cdj relativ nahe an den Zentren ihrer Wirtsgalaxien liegen, bestätigt ihren Status als nukleare Transienten. Ihre langen Zeiträume und hohen Spitzenhelligkeiten deuten ebenfalls darauf hin, dass sie aus der Akkretion auf ein supermassives Schwarzes Loch stammen.

Benjamin Shappee, Mitglied des IfA-Teams, betont, dass ENTs ein wertvolles neues Werkzeug zur Untersuchung massereicher Schwarzer Löcher in fernen Galaxien darstellen. Da sie so hell sind, können sie über große kosmische Entfernungen hinweg gesehen werden, was Astronomen neue Informationen über das Wachstum von Schwarzen Löchern in einer Zeit liefern könnte, als das Universum weniger als die Hälfte seines heutigen Alters hatte. Jetzt, da Astronomen wissen, wonach sie suchen müssen, sollten neue Survey-Instrumente wie das Vera C Rubin Observatory und das Roman Space Telescope der NASA mehrere ENTs pro Jahr entdecken können.

Hinkle erklärt, dass der Aufbau einer Stichprobe von ENTs den besten Einblick in massereiche Schwarze Löcher im frühen Universum geben wird, insbesondere in die große Mehrheit derjenigen, die nicht anderweitig akkretieren. Dies wird eine hervorragende Ergänzung zu Studien über akkretierende Schwarze Löcher im frühen Universum mit dem James Webb Space Telescope darstellen. Obwohl ein vielversprechender Anfang gemacht wurde, benötigen Astronomen größere Stichproben, um ein vollständigeres Verständnis dieser Ereignisse zu erlangen und wie sie zur Überprüfung grundlegender physikalischer Theorien genutzt werden können.

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