Astronomen entdecken geisterhaftes Nachleuchten einer kosmischen Explosion

Künstlerisches Konzept eines Gammastrahlenausbruchs nach einer massiven Explosion eines Sterns. Die beiden Gammastrahlen sind schwer zu erkennen, es sei denn, einer von ihnen ist auf die Erde ausgerichtet. Es wird angenommen, dass ein so starkes Ereignis die Ursache für die „Geister“-Explosion ist, bei der noch lange nach dem Ereignis selbst ein schwaches „Radioglühen“ wahrgenommen werden kann. Bild überNRAO.


Das Universum ist scheinbar ein sehr ruhiger Ort, an demNiemand kann dich schreien hören. Aber das bedeutet nicht, dass es auch langweilig inaktiv ist. Tatsächlich kann das Universum sehr chaotisch sein – sogar gewalttätig – zum Beispiel, wenn Sterne explodierenSupernovae. Normalerweise sind solche Vorkommnisse von Natur aus ziemlich auffällig. Diese explosiven Eruptionen von Gas und Staub sind für viele zu sehenLichtjahre. Aber jetzt haben Astronomen die ersten Beweise für eine etwas andere Art von Sternkatastrophe gefunden – eine unsichtbare „Geisterexplosion“, die sich in den 1990er Jahren ereignete und seitdem fast aus der Existenz verschwand und heute nur noch ein schwaches geisterhaftes Nachglühen hinterlässt .

Die neuen Erkenntnissewurden veröffentlichtin einempeer-reviewedPapier inDie Briefe des Astrophysikalischen Journalsam 4. Oktober 2018.


Astronomen machten die Entdeckung, als sie Daten aus der ersten Beobachtungsepoche durchsuchtenVLA Sky SurveyEnde 2017. Das Explosionsereignis – bekannt als FIRST J141918.9+394036 – wurde auch als eine Art kosmischer Überschallknall bezeichnet und gilt als sogenannter Anverwaistes Nachglühen, wo ein mächtigerGammablitz (GRB)wurde durch den Kollaps eines massereichen Sterns in einer Galaxie fast 300 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt erzeugt.

Wenn dies geschah, kollabierte der Stern dabei entweder zu einem dichten Stern namens amagnetar, oder wahrscheinlicher, aschwarzes Loch.

Es ist derRadio-Nachleuchtender ersten Explosion, die entdeckt worden war, obwohl sie jetzt fast vollständig verblasst war. Dieser GRB konnte jedoch nicht wie typische GRBs mit einem Gammastrahlenteleskop nachgewiesen werden. WieCasey Law, ein stellvertretender Forschungsastronom an der University of California, Berkeley, erklärte:

Wir glauben, dass wir die ersten sind, die Beweise für Gammastrahlenausbrüche finden, die mit einem Gammastrahlenteleskop nicht entdeckt werden konnten. Diese werden als „verwaiste“ Gammastrahlenausbrüche bezeichnet, und viele weitere solcher verwaister GRBs werden in neuen Funkuntersuchungen erwartet, die jetzt im Gange sind.




Serie von Radiobildern von FIRST J1419+3940, die ihr allmähliches Verblassen von 1993 bis 2017 zeigen. Bild via Law et al./Bill Saxton/NRAO/AUI/NSF.

Bryan Gaensleran der University of Toronto, ein Co-Autor des neuen Papiers, fügte hinzu:

Dies ist das erste Mal, dass jemand den Überschallknall einer unsichtbaren GRB-Explosion einfangen konnte. In der Vergangenheit haben die Leute entweder die Explosion gesehen und dann den Boom gesehen, oder ein- oder zweimal den Boom gesehen und dann zurückgeschaut und die Explosion im Nachhinein wiederhergestellt. Aber hier haben wir den Knall gesehen, und doch scheint die vorhergehende Explosion von der Erde aus gesehen komplett zu fehlen.

FIRST J141918.9+394036 ist sehr weit weg, befindet sich in einer Zwerggalaxie284 Millionen Lichtjahrevon der Erde, was wahrscheinlich gut ist. Es befindet sich in einer Region, in der noch immer neue Sterne geboren werden, wie das Gesetz feststellt:


Dies ist eine kleine Galaxie mit aktiver Sternentstehung, ähnlich wie bei anderen, in denen wir die Art von GRBs gesehen haben, die entstehen, wenn ein sehr massereicher Stern explodiert.

Normalerweise muss in einem GRB die Quelle der Gammastrahlen – ein relativistischer Materialstrahl, der aus der explosiven Verschmelzung austritt – direkt auf die Erde zeigen, um entdeckt zu werden. Es wird geschätzt, dass mit NASA-Geräten nur etwa einer von 100 GRBs von der Erde aus gesehen werden kannFermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop. Dem Gesetz zufolge:

GRBs emittieren ihre Gammastrahlen in eng fokussierten Strahlen. In diesem Fall glauben wir, dass die Strahlen von der Erde weg gerichtet waren, sodass Gammastrahlenteleskope dieses Ereignis nicht sahen. Was wir gefunden haben, ist die Radioemission von den Folgen der Explosion, die sich im Laufe der Zeit so verhält, wie wir es von einem GRB erwarten.

Animation von Bildern von 1993 bis 2017, die die Radioemission des „verwaisten“ Gammastrahlenausbruchs zeigen, die mit der Zeit verblassen.
Bild über Law et al./Bill Saxton/NRAO/AUI/NSF.


Der neue Ghost-GRB war 1993 schätzungsweise 50-mal heller als heute.

Was also verursacht diese Explosionen überhaupt? Law denkt, dass ihnen entweder die Verschmelzung zweier sehr großer Sterne vorausgeht –Neutronensterne– oder der Tod eines einzelnen massereichen Sterns, der einen sich schnell drehenden und stark magnetisierten Neutronenstern erzeugt, der als Magnetar bekannt ist. Die Explosion sendet intensive Radiowellen aus, die dann allmählich verblassen; der Magnetar dreht sich dann herunter und emittiert manchmalFast Radio Bursts (FRBs), die selbst ein einzigartiges und verblüffendes Phänomen sind. Wenn es ein einzelner Stern war, der explodierte, waren es vielleicht mehr als40 maldie Masse unserer Sonne.

FIRST J141918.9+394036 wurde zum ersten Mal als heller Fleck in einer Radiodurchmusterung des Himmels gesehen, die Anfang der 1990er Jahre von derKarl G. Jansky Sehr großes ArrayRadioobservatorium in New Mexico. Es ist jetzt viel lichtschwächer und kann nur noch von großen Radioteleskopen entdeckt werden. Wie gesetzlich vermerkt:

Wir dachten: „Das war seltsam.“ Seine Spitzenhelligkeit in den 90er Jahren war ziemlich hoch, also war es eine große, große Veränderung: etwa um den Faktor 50 Abnahme der Helligkeit. Wir haben im Grunde jede Radioumfrage, jeden Radiodatensatz, den wir finden konnten, jedes Archiv der Welt durchgesehen, um die Geschichte dessen, was mit diesem Ding passiert ist, zusammenzusetzen.

Wir haben Bilder von alten Himmelskarten verglichen und in VLASS eine heute nicht mehr sichtbare Radioquelle gefunden. Ein Blick auf die Radioquelle in anderen alten Daten zeigt, dass sie in einer relativ nahegelegenen Galaxie lebte und in den 1990er Jahren so hell war wie die größten bekannten Explosionen, Gammastrahlenausbrüche.

Das Karl G. Jansky Very Large Array Radio-Observatorium in New Mexico, das zur Entdeckung der „Geister“-Explosion verwendet wurde. Bild über NRAO/AUI/NSF.

Law und seine Kollegen entdeckten später 10 weitere Sätze von Radiobeobachtungen desselben Himmelsbereichs im SternbildBootes, die es ihnen ermöglichte, das Erscheinen und Verschwinden des Objekts zu verfolgen. Die ersten Funkemissionen der Explosion erreichten die Erde wahrscheinlich 1992 oder 1993, wenn auch nicht die erstenerkanntbis 1994.

Law hofft, in den kommenden Jahren noch viele weitere Beispiele für ähnliche Geisterexplosionen zu finden.

Ein Teil der Geschichte handelt davon, wie sich der Himmel selbst auf dieser langen Zeitskala verändert und wie schwer es ist, das zu testen. Es geht auch teilweise um den Wert neuer Data-Science-Techniken. Das Herausziehen von Informationen aus diesen reichhaltigen und vielfältigen Datensätzen hilft uns, gute Wissenschaft zu betreiben.

Fazit: Diese „Geister“-Explosion ist die erste ihrer Art, die von Astronomen entdeckt wurde, und wird Forschern helfen, exotische kosmische Phänomene wie GRBs, FRBs und die Sternentwicklung im Allgemeinen besser zu verstehen.

Quelle: Entdeckung des leuchtenden, jahrzehntelangen, extragalaktischen Funktransienten ZUERST J141918.9+394036

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