Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA entdeckt bizarre Explosionen an unerwarteten Orten

Ein sehr seltener und eigenartiger Ausbruch ultrahellen Lichts im Universum wurde dank des Eagle Eye des Hubble-Weltraumteleskops der NASA noch eigenartiger. Das als Luminous Fast Blue Transient (LFBOT) bekannte Phänomen blitzt unerwartet weit entfernt von jeder Galaxie auf. Nur Hubble kann seinen Standort bestimmen. Die Ergebnisse verwirrten die Astronomen nur noch mehr. Erstens wissen sie nicht, was LFBOTs sind. Hubbles Ergebnisse zeigen, dass sie einige mögliche Theorien ausschließen und noch weniger wissen.

LFBOT ist eines der hellsten bekannten sichtbaren Lichtereignisse im Universum – eine plötzliche Explosion wie ein Kamerablitz. Seit seiner ersten Entdeckung im Jahr 2018 wurden nur eine Handvoll davon entdeckt – ein Ereignis, das etwa 200 Millionen Lichtjahre entfernt liegt und den Spitznamen „Die Kuh“ trägt. Derzeit wird LFBOT einmal im Jahr erkannt.

Nachdem LFBOT zum ersten Mal entdeckt wurde, wurde es von mehreren Teleskopen im gesamten elektromagnetischen Spektrum von Röntgenstrahlen bis hin zu Radiowellen beobachtet. Dieses kurze Ereignis mit dem Namen AT2023fhn und dem Spitznamen „Finch“ zeigte alle verräterischen Merkmale von LFBOT. Es leuchtet mit einem intensiven blauen Licht, entwickelt sich schnell und erreicht seinen Höhepunkt in der Helligkeit, bevor es innerhalb von Tagen verblasst, im Gegensatz zu Supernovae, deren Verdunkelung Wochen oder Monate dauert.

Aber anders als alle anderen LFBOTs, die zuvor gesehen wurden, fand Hubble Finch zwischen zwei benachbarten Galaxien – einer nahegelegenen Spiralgalaxie in etwa 50.000 Lichtjahren Entfernung und einer kleineren Galaxie in etwa 15.000 Lichtjahren Entfernung.

Das Bild mit dem Titel „AT2023fhnHSTWFC3/UVIS“ mit Farbschlüssel, Maßstabsleiste und Kompasspfeilen zeigt drei Galaxien vor einem samtigen schwarzen Weltraumhintergrund. Die größte ist die weiß-blaue Spiralgalaxie in der Bildmitte. Die beiden kleineren Galaxien sind die weißen Flecken auf der linken Seite. Ein seltsamer weißer Fleck mit einem roten Zeiger oben im Bild ist das blendende Licht der Explosion eines unbekannten Objekts, ist jedoch keiner Galaxie zugeordnet. Bildquelle: NASA, ESA, STScI, AshleyChrimes (ESA-ESTEC/Radbroud University)

„Die Hubble-Beobachtungen waren wirklich entscheidend. Sie machten uns klar, dass dieses Objekt im Vergleich zu anderen ähnlichen Objekten ungewöhnlich war, denn ohne Hubble-Daten hätten wir es überhaupt nicht gewusst“, sagte Ashley Christmas, Hauptautorin eines Hubble-Artikels, der in den kommenden Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) veröffentlicht wird. Er ist außerdem Forscher bei der Europäischen Weltraumorganisation und arbeitete an der Radboud-Universität in Nijmegen, Niederlande.

Während lange angenommen wurde, dass es sich bei diesen schrecklichen Explosionen um eine seltene Art von Supernova handelt, die als Kernkollaps-Supernova bekannt ist, sind massereiche Sterne, die zur Supernova werden, gemessen an stellaren Maßstäben nur von kurzer Dauer. Daher haben riesige Ursterne keine Zeit, sich zu weit von ihrem Geburtsort – der Population neugeborener Sterne – zu entfernen, bevor sie explodieren. Alle bisherigen LFBOTs wurden in den Spiralarmen von Galaxien gefunden, in denen die Sternentstehung im Gange ist, aber Finch befindet sich in keiner Galaxie.

„Je mehr wir über LFBOTs erfahren, desto mehr überraschen sie uns“, sagte Klems. „Wir haben nun gezeigt, dass LFBOTs weit entfernt von den Zentren der nächsten Galaxien auftreten können, und Finchs Standort entspricht nicht dem, was wir von irgendeiner Art von Supernova erwarten würden.“

Die Zwicky Transient Facility, eine bodengestützte Ultraweitwinkelkamera, die alle zwei Tage den gesamten nördlichen Himmel abtastet, machte Astronomen erstmals am 10. April 2023 auf „Finch“ aufmerksam. Nach seiner Entdeckung starteten Forscher vorab geplante Beobachtungsprogramme, die in Bereitschaft bleiben, um ihre Aufmerksamkeit schnell jedem potenziellen LFBOT-Kandidaten zuzuwenden.

Spektroskopische Messungen mit dem Gemini South-Teleskop in Chile ergaben, dass Finch bis zu 36.000 Grad Fahrenheit heiß war. Das Gemini-Teleskop half auch bei der Bestimmung seiner Entfernung von der Erde und ermöglichte so die Berechnung seiner Leuchtkraft. Diese Ergebnisse bestätigen zusammen mit Daten anderer Observatorien, darunter des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA und des bodengestützten Very Large Array-Radioteleskops der National Science Foundation, dass es sich bei der Explosion tatsächlich um eine niederfrequente Himmelsexplosion handelte.

Eine Theorie besagt, dass LFBOTs das Ergebnis der Verschluckung von Sternen durch Schwarze Löcher mittlerer Masse (zwischen 100 und 1.000 Sonnenmassen) sein könnten. Die hohe Auflösung und Infrarotempfindlichkeit des James-Webb-Weltraumteleskops der NASA könnte schließlich genutzt werden, um herauszufinden, dass Fincher innerhalb eines Kugelsternhaufens im äußeren Halo einer von zwei benachbarten Galaxien explodierte. Kugelsternhaufen sind die wahrscheinlichsten Orte für die Entdeckung von Schwarzen Löchern mittlerer Masse.

Um Finchs ungewöhnliche Position zu erklären, erwägen Forscher die Möglichkeit, dass es sich um das Ergebnis einer Kollision zweier Neutronensterne handelt, die weit entfernt von ihren Heimatgalaxien seit Milliarden von Jahren spiralförmig ineinander trudeln. Diese Kollision erzeugt eine Kilonova – eine Explosion, die tausendmal stärker ist als eine gewöhnliche Supernova. Eine sehr spekulative Theorie besagt jedoch, dass einer der Neutronensterne, wenn er stark magnetisiert wäre – ein Magnetar –, die Kraft der Explosion noch weiter verstärken würde, sodass er bis zu 100-mal heller wäre als eine normale Supernova.

„Diese Entdeckung wirft viel mehr Fragen auf, als sie beantwortet“, sagte Krismus. „Wir müssen noch mehr Arbeit leisten, um unter den vielen möglichen Erklärungen die richtige zu finden.“

Da astronomische Transienten jederzeit und überall auftreten können und astronomisch gesehen relativ kurzlebig sind, müssen sich Forscher auf Weitfeld-Himmelsdurchmusterungen verlassen, die kontinuierlich große Bereiche des Himmels überwachen, um sie zu erkennen und andere Observatorien wie Hubble zu alarmieren, damit sie Folgebeobachtungen durchführen können.

Um das Phänomen besser zu verstehen, seien mehr Proben nötig, sagen die Forscher. Zukünftige All-Himmels-Durchmusterungsteleskope wie das bodengestützte Vera C. Rubin-Observatorium könnten abhängig von der Astrophysik, die ihnen zugrunde liegt, möglicherweise noch mehr Phänomene entdecken.