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Mysteriösen Röntgenausbrüchen auf der Spur

Erstellt von: Dr. Rainer Kayser | | Forschung und neue Erkenntnisse

Einem neuartigen astrophysikalischen Phänomen ist ein internationales Forscherteam auf die Spur gekommen. Die Suche der Astronomen in den Archivdaten der Röntgensatelliten Chandra und XMM-Newton förderte zwei Quellen kurzer, aber sehr energiereicher Röntgenausbrüche in der Umgebung naher elliptischer Galaxien zutage. Die Ausbrüche lassen sich nicht mit bislang bekannten Röntgenquellen erklären. Möglicherweise seien Schwarze Löcher mit einer Masse im Bereich von hundert bis tausend Sonnenmassen für die Röntgen-Flares verantwortlich, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Eine solche Röntgenquelle wurde erstmals 2005 nahe der Galaxie NGC 4697 entdeckt“, schreiben Jimmy Irwin von der University of Alabama und seine Kollegen. „Es gab zwei kurze Ausbrüche im Abstand von vier Jahren.“ Bei den Ausbrüchen stieg die Intensität der Röntgenstrahlung innerhalb von einer Minute um das Neunzigfache an und fiel dann innerhalb einer Stunde wieder ab. Keine andere kosmische Röntgenquelle hatte zuvor ein solches Verhalten gezeigt und bislang gibt es für die damaligen – zufällig mit Chandra entdeckten – Röntgenausbrüche keine schlüssige Erklärung.

Irwin und seine Kollegen aus den USA, Kanada und China haben sich daher in den Archiven der Röntgensatelliten Chandra und XMM-Newton auf die Suche nach ähnlichen Röntgenausbrüchen gemacht. Insgesamt 70 Galaxien in unserer kosmischen Nachbarschaft nahmen die Forscher ins Visier – und fanden gerade einmal zwei weitere Beispiele für das Phänomen. Offensichtlich handele es sich also um einen astrophysikalisch seltenen Vorgang, so die Astronomen. Sie befinden sich beide in kompakten Begleitern – entweder Zwerggalaxien oder Kugelsternhaufen – von elliptischen Galaxien.

Die neuartigen Röntgenquellen befinden sich damit in einer von alten Sternen dominierten Umgebung. Damit kommen weder junge Neutronenstern noch stellare Schwarze Löcher in Doppelsystemen als Quellen infrage. Wie der ursprüngliche Röntgenausbruch, so wiederholte sich auch bei einer der beiden neuen Quellen der Ausbruch – insgesamt sogar fünfmal. Diese Wiederholungen zeigen, so Irwin und seine Kollegen, dass die Quelle von den gewaltigen Strahlungsausbrüchen nicht zerstört werde. Die wahrscheinlichste Erklärung für das Phänomen ist daher nach Ansicht des Teams der Einfall von Materie auf Schwarze Löcher. Und zwar auf Schwarze Löcher mit einer Masse von hundert bis tausend Sonnenmassen. Die Existenz solcher Schwarzer Löcher mittlerer Masse wird seit langem vermutet, konnte bislang aber nicht zweifelsfrei bewiesen werden.

Quelle: dx.doi.org/10.1038/nature19822