Wir wissen möglicherweise viel weniger über eine bizarre Art kosmischer Explosion, als wir dachten.
Sie sind als leuchtend schnelle blaue optische Transienten oder LFBOTs bekannt, und einer mit dem Spitznamen „Finch“ (AT2023fhn) wurde im intergalaktischen Raum in beträchtlicher Entfernung von der nächsten Galaxie gesichtet.
Dies ist ein Problem, da Astronomen dachten, dass LFBOTs eine Art massive Supernova sein könnten – etwas, von dem man annahm, dass es nur innerhalb galaktischer Grenzen auftritt.
„Je mehr wir über LFBOTs erfahren, desto mehr überraschen sie uns“, sagt die Astronomin Ashley Chrimes von der Europäischen Weltraumorganisation und der Radboud-Universität in den Niederlanden.
„Wir haben nun gezeigt, dass LFBOTs weit von ihrer nächsten Galaxie entfernt auftreten können, und der Standort des Finch entspricht nicht unseren Erwartungen für eine Supernova.“
Der erste LFBOT wurde 2018 gesichtet und seitdem haben wir etwa eine Handvoll entdeckt. Mit jeder neuen Entdeckung geben LFBOTs den Wissenschaftlern weiterhin Rätsel auf. Diese Weltraumexplosionen sind enorm hell – mindestens zehnmal heller als eine normale Supernova – und enorm kurz.
Normale Supernovae neigen dazu, ihren Höhepunkt zu erreichen und dann über Wochen oder Monate abzuklingen; LFBOTs sind wie ein Kamerablitz im Weltraum. Und sie sind ungeheuer heiß; das gibt ihnen einen bläulichen Farbton.
Wissenschaftler gingen davon aus, dass diese Ereignisse durch eine ungewöhnliche Art von Kernkollaps-Supernova verursacht werden könnten, bei der der Kern eines sterbenden Sterns direkt in einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch kollabiert. Dies erfordert einen massereichen Vorläuferstern, der mindestens achtmal so groß ist wie die Masse der Sonne.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Blitze durch ein Schwarzes Loch verursacht werden könnten, das ein anderes ultradichtes Objekt, beispielsweise einen Weißen Zwerg, verschlingt.
Massereiche Sterne leben in der Hauptreihe nicht sehr lange. Für einen Stern, der achtmal so groß wie die Sonne ist, sind es weniger als 100 Millionen Jahre. Und sie werden in Regionen geboren, die sehr reich an dichtem Gas und Staub sind, also Galaxien. Im intergalaktischen Raum gibt es nicht viel Materie.
Obwohl einige Sterne aus der Umlaufbahn geschleudert werden können und auf eine Fluchtbahn und -geschwindigkeit aus ihren Wirtsgalaxien gelangen, wird nicht erwartet, dass massereiche Vorläufer von Neutronensternen und Schwarzen Löchern so weit kommen, bevor sie schließlich zu einer Supernova werden.
Tatsächlich wurden alle bisherigen LFBOTs in den Spiralarmen von Galaxien entdeckt, in denen Sternentstehung stattfindet – dem erwarteten Ort, an dem man eine Supernova entdecken kann.
Dies bringt uns zum Problem des Finch. Es wurde am 10. April 2023 von der Zwicky Transient Facility entdeckt. Seine Temperatur wurde mit satten 20.000 Grad Celsius (rund 36.000 Fahrenheit) gemessen. Dann wurde Hubble hinzugezogen, um herauszufinden, woher es kam. Und hier begann es ein wenig seltsam zu werden.
Die Explosion ereignete sich etwa 2,86 Milliarden Lichtjahre entfernt – aber im intergalaktischen Raum, etwa 50.000 Lichtjahre von der nächsten Spiralgalaxie und 15.000 Lichtjahre von der nächsten Zwerg-Satellitengalaxie dieser Spiralgalaxie entfernt. Dies stellt eine erhebliche Herausforderung für die Supernova-Hypothese dar.
Aber die Hypothese des Schwarzen Lochs ist immer noch auf dem Tisch. Es sei möglich, sagen die Forscher, dass im intergalaktischen Raum eine alte, isolierte Kugel aus Sternen lauere, die als Kugelsternhaufen bekannt sei.
Es wird angenommen, dass Kugelsternhaufen von Schwarzen Löchern der selten beobachteten Sorte mittlerer Masse durchsetzt sind. Wenn es dort einen Kugelsternhaufen gibt, der zu schwach ist, um gesehen zu werden, ist es möglich, dass wir eines dieser Schwarzen Löcher beim unbemerkten Naschen erwischt haben.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Explosion durch eine Kollision zweier Neutronensterne verursacht wurde, von denen einer ein Magnetar gewesen sein könnte, dessen extremes Magnetfeld die resultierende Kilonova verstärkt haben könnte. Um die Plausibilität dieses Szenarios festzustellen, muss eine theoretische Analyse durchgeführt werden.
„Die Entdeckung wirft viel mehr Fragen auf, als sie beantwortet“, sagt Chromes. „Es bedarf weiterer Arbeit, um herauszufinden, welche der vielen möglichen Erklärungen die richtige ist.“
Eines ist jedoch sicher. Je mehr dieser Dinge wir finden, desto seltsamer werden sie.
Die Forschung wurde in die aufgenommen Monatliche Mitteilungen der Briefe der Royal Astronomical Societyund ist auf arXiv verfügbar.