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Erstes Magnetar-Flare von einer anderen Galaxie entdeckt, die zu ihrer Heimat verfolgt wurde


Zum ersten Mal haben Astronomen definitiv einen flackernden Magnetar in einer anderen Galaxie entdeckt.

Diese ultramagnetischen stellaren Leichen wurden für einige der energiereichsten Explosionen im nahen Universum verantwortlich gemacht. Aber bis zu diesem Ausbruch konnte es niemand beweisen, berichteten Astronomen am 13. Januar beim virtuellen Treffen der American Astronomical Society und in Papieren in Natur und Naturastronomie.

Astronomen haben in der Milchstraße flackernde Magnetare gesehen, aber diese sind so hell, dass es unmöglich ist, sie gut zu sehen. Auch in anderen Galaxien wurden möglicherweise schon einmal flüchtige Blicke auf flackernde Magnetare gesichtet. Aber „die anderen waren alle ein bisschen umständlich und nicht so grundsolide“, sagt die Astrophysikerin Victoria Kaspi vom McGill Space Institute in Montreal, die an der neuen Entdeckung nicht beteiligt war. „Hier hast du etwas, das so unwiderlegbar ist, es ist wie, okay, das ist es. Keine Frage mehr.“

Das erste Anzeichen des Magnetars traf am 15. April als eine Explosion von Röntgen- und Gammastrahlen ein. Fünf Teleskope im Weltraum, darunter das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop und der Mars-Odyssey-Orbiter, beobachteten die Explosion und lieferten den Wissenschaftlern genügend Informationen, um sie zu verfolgen seine Quelle: die Galaxie NGC 253 oder die Bildhauer-Galaxie, 11,4 Millionen Lichtjahre entfernt.

Zuerst dachten Astronomen, dass die Explosion eine Art katastrophaler Explosion war, die als kurzer Gammastrahlenausbruch oder GRB bezeichnet wird und typischerweise durch kollidierende Neutronensterne oder andere zerstörerische kosmische Ereignisse verursacht wird.

Aber das Signal sah für ein kurzes GRB seltsam aus: Es stieg innerhalb von zwei Millisekunden schnell auf die Spitzenhelligkeit, schwächte sich für weitere 50 Millisekunden ab und schien um etwa 140 Millisekunden vorbei zu sein. Als das Signal verblasste, entdeckten einige der Teleskope Fluktuationen im Licht, die sich schneller als eine Millisekunde änderten.

Typische kurze GRBs, die aus einer Neutronenstern-Kollision resultieren, ändern sich nicht so, sagte der Astrophysiker Oliver Roberts von der Universities Space Research Association in Huntsville, Ala. Aber flackernde Magnetare in unserer eigenen Galaxie tun es, wenn der helle Fleck, an dem der Flare emittiert wurde, auftritt kommt in und aus dem Blickfeld, wenn sich der Magnetar dreht.

Dann fing das Fermi-Teleskop überraschenderweise Gammastrahlen mit Energien von mehr als einem Gigaelektronenvolt ein, die vier Minuten nach der ersten Explosion eintrafen. Dafür gibt es bei den bekannten Quellen kurzer GRBs keine Möglichkeit.

„Wir haben einen maskierten Magnetar in einer nahegelegenen Galaxie entdeckt und ihn entlarvt“, sagte der Astrophysiker Kevin Hurley von der University of California in Berkeley bei einer Pressekonferenz am 13. Januar.

Ein flackernder Magnetar schickte einen Lichtstrahl (Magenta) und Partikel (Cyan) durch den Weltraum, wie in dieser Animation gezeigt. Astronomen glauben, dass die Wechselwirkung zwischen diesen Partikeln und der Umgebung des Magnetars dazu beitragen könnte, das seltsame Aussehen der Explosion zu erklären.

Die Forscher gehen davon aus, dass das Flare durch ein massives Sternbeben ausgelöst wurde, tausend Billionen Billionen oder 1027, mal so groß wie das Erdbeben der Stärke 9,5, das 1960 in Chile aufgezeichnet wurde. „Ich komme aus Kalifornien, und hier draußen würden wir das definitiv den Großen nennen“, sagt Hurley. Das Beben führte dazu, dass der Magnetar einen Plasmaklecks freisetzte, der mit fast Lichtgeschwindigkeit davonflog und dabei Gamma- und Röntgenstrahlen aussendete.

Die Entdeckung deutet darauf hin, dass zumindest einige Signale, die wie kurze GRBs aussehen, tatsächlich von Magnetar-Flares stammen, wie Astronomen seit langem vermutet haben (SN: 03.11.10). Es bedeutet auch, dass drei frühere Ereignisse, die Astronomen als mögliche Magnetar-Flares gekennzeichnet hatten, wahrscheinlich tatsächlich von den magnetisierten stellaren Leichen herrührten, was den Astronomen eine Population von Magnetar-Flares zum Vergleich gab.

Die Entdeckung könnte aufregende Auswirkungen auf schnelle Radioausbrüche haben, ein weiteres mysteriöses kosmisches Signal, das Astronomen seit über einem Jahrzehnt am Kopf kratzen lässt. Mehrere Beweislinien verbinden schnelle Funkstöße mit Magnetaren, darunter ein weiteres Signal aus der Milchstraße, das zufällig auch im April 2020 eintraf (SN: 6/4/20).

„Dass [discovery] verlieh den schnellen Funkausbrüchen zusätzliche Glaubwürdigkeit [from] Magnetare“, sagt Kaspi, obwohl es immer noch Probleme mit dieser Theorie gibt.

Kaspi hat die scheinbare Frequenz von Magnetar-Flares in anderen Galaxien mit der Frequenz schneller Radioblitze verglichen und festgestellt, dass die Raten ähnlich sind. „Das spricht dafür, dass die meisten oder alle schnellen Funkstöße tatsächlich Magnetare sein könnten…. Ich glaube noch nicht, dass es die Gesamtlösung ist“, aber es ist ein guter Schritt, sagt sie.

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