Quelle: ESON 10. Januar 2024.

10. Januar 2024 – Astronomen und Astronominnen haben in der Vergangenheit schon viele Hinweise auf diese Kette von Ereignissen gefunden, wie einen Neutronenstern im Krebsnebel, der Gaswolke, die bei der Explosion eines Sterns vor fast tausend Jahren zurückblieb. Aber sie hatten diesen Prozess noch nie in Echtzeit gesehen, was bedeutet, dass ein direkter Beweis für eine Supernova, die einen kompakten Überrest hinterlässt, schwer zu finden war. „In unserer Arbeit stellen wir eine solche direkte Verbindung her“, sagt Ping Chen, Forscher am Weizmann Institute of Science, Israel, und Hauptautor einer Studie, die heute in Nature veröffentlicht und auf der 243. Tagung der American Astronomical Society in New Orleans, USA, vorgestellt wurde.

Die Forschenden hatten im Mai 2022 Glück, als der südafrikanische Amateurastronom Berto Monard die Supernova SN 2022jli im Spiralarm der 75 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 157 entdeckte. Zwei verschiedene Teams untersuchten die Folgen dieser Explosion und stellten fest, dass sie ein einzigartiges Verhalten aufweisen.

Nach der Explosion nimmt die Helligkeit der meisten Supernovae mit der Zeit einfach ab; Astronomen sehen einen sanften, allmählichen Rückgang in der „Lichtkurve“ der Explosion. Das Verhalten von SN 2022jli ist jedoch sehr eigenartig: Während die Gesamthelligkeit abnimmt, geschieht dies nicht gleichmäßig, sondern schwankt etwa alle 12 Tage auf und ab. „In den Daten von SN 2022jli sehen wir eine sich wiederholende Abfolge von Aufhellung und Abschwächung“, sagt Thomas Moore, ein Doktorand an der Queen’s University Belfast in Nordirland, der eine Studie über die Supernova leitete, die Ende letzten Jahres im Astrophysical Journal veröffentlicht wurde. „Dies ist das erste Mal, dass wiederholte periodische Oszillationen über viele Zyklen hinweg in der Lichtkurve einer Supernova nachgewiesen wurden“, schreibt Moore in seiner Arbeit.

Sowohl das Team von Moore als auch das von Chen gehen davon aus, dass die Anwesenheit von mehr als einem Stern im System SN 2022jli dieses Verhalten erklären könnte. In der Tat ist es nicht ungewöhnlich, dass massereiche Sterne mit einem Begleitstern in einem sogenannten Doppelsternsystem kreisen, und der Stern, der SN 2022jli verursachte, war keine Ausnahme. Das Bemerkenswerte an diesem System ist jedoch, dass der Begleitstern den gewaltsamen Tod seines Partners überlebt zu haben scheint und die beiden Objekte, der kompakte Überrest und der Begleiter, wahrscheinlich weiterhin umeinander kreisten.

Die Forschungsdaten der Moore-Gruppe, zu denen auch Beobachtungen mit dem NTT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste gehörten, erlaubten es ihnen nicht, genau zu bestimmen, wie die Wechselwirkung zwischen den beiden Objekten die Höhen und Tiefen in der Lichtkurve verursachte. Aber die Chen-Gruppe konnte zusätzliche Beobachtungen sammeln. Sie fanden dieselben regelmäßigen Schwankungen in der sichtbaren Helligkeit des Systems, die das Moore-Team entdeckt hatte, und sie entdeckten auch periodische Bewegungen von Wasserstoffgas und Ausbrüche von Gammastrahlen im System. Ermöglicht wurden ihre Beobachtungen durch eine Reihe von Messinstrumenten am Boden und im Weltraum, darunter der X-Shooter am VLT der ESO, der sich ebenfalls in Chile befindet.

Die beiden Teams sind sich einig, dass sich die wasserstoffreiche Atmosphäre des Begleitsterns aufblähte, als er mit dem Material interagierte, das bei der Supernovaexplosion ausgestoßen wurde. Wenn dann das kompakte Objekt, das nach der Explosion zurückblieb, auf seiner Umlaufbahn durch die Atmosphäre des Begleitsterns raste, stahl es Wasserstoffgas und bildete eine heiße Materiescheibe um sich herum. Dieser periodische Materieentzug, die Akkretion, setzte viel Energie frei, die sich in den Beobachtungen als regelmäßige Helligkeitsveränderungen bemerkbar machte.

Obwohl die Teams kein Licht von dem kompakten Objekt selbst beobachten konnten, kamen sie zu dem Schluss, dass dieser Energieraub nur durch einen unsichtbaren Neutronenstern oder möglicherweise ein schwarzes Loch verursacht werden kann, das Materie aus der aufgeblähten Atmosphäre des Begleitsterns anzieht. „Unsere Forschung ist wie das Lösen eines Puzzles, indem wir alle möglichen Beweise zusammentragen“, sagt Chen. „All diese zusammengesetzten Teile führen zur Erkenntnis.“

Auch wenn sich die Anwesenheit eines schwarzen Lochs oder eines Neutronensterns bestätigt hat, gibt es noch viel über dieses rätselhafte System zu erfahren, darunter die genaue Beschaffenheit des kompakten Objekts oder welches Ende dieses Doppelsternsystem erwarten könnte. Teleskope der nächsten Generation wie das Extremely Large Telescope der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll, werden dabei helfen und den Astronomen ermöglichen, noch nie dagewesene Details dieses einzigartigen Systems zu enthüllen.

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in zwei Veröffentlichungen vorgestellt. Das Team unter der Leitung von P. Chen veröffentlichte einen Artikel mit dem Titel “A 12.4 day periodicity in a close binary system after a supernova” in Nature (doi: 10.1038/s41586-023-06787-x).

Das Team besteht aus P. Chen (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel [Weizmann Institute]), A. Gal-Yam (Weizmann Institute), J. Sollerman (The Oskar Klein Centre, Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden [OKC DoA]), S. Schulze (The Oskar Klein Centre, Department of Physics, Stockholm University, Sweden [OKC DoP]), R. S. Post (Post Observatory, Lexington, USA), C. Liu (Fachbereich Physik und Astronomie, Northwestern University, USA [Northwestern]; Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, USA [CIERA]), E. O. Ofek (Weizmann Institut), K. K. Das (Cahill Center for Astrophysics, California Institute of Technology, USA [Cahill Center]), C. Fremling (Caltech Optical Observatories, California Institute of Technology, USA [COO]; Division of Physics, Mathematics and Astronomy, California Institute of Technology, USA [PMA]), A. Horesh (Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem, Israel), B. Katz (Weizmann Institut), D. Kushnir (Weizmann Institut), M. M. Kasliwal (Cahill Center), S. R. Kulkarni (Cahill Center), D. Liu (South-Western Institute for Astronomy Research, Yunnan University, China [Yunnan]), X. Liu (Yunnan), A. A. Miller (Northwestern; CIERA), K. Rose (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, The University of Sydney, Australien), E. Waxman (Weizmann Institut), S. Yang (OKC DoA; Henan Academy of Sciences, China), Y. Yao (Cahill Center), B. Zackay (Weizmann Institut), E. C. Bellm (DIRAC Institute, Department of Astronomy, University of Washington, USA), R. Dekany (COO), A. J. Drake (PMA), Y. Fang (Yunnan), J. P. U. Fynbo (The Cosmic DAWN Center, Dänemark; Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Dänemark), S. L. Groom (IPAC, California Institute of Technology, USA [IPAC]), G. Helou (IPAC), I. Irani (Weizmann Institut), T. J. du Laz (PMA), X. Liu (Yunnan), P. A. Mazzali (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, UK; Max-Planck-Institut für Astrophysik, Deutschland), J. D. Neill (PMA), Y.- J. Qin (PMA), R. L. Riddle (COO), A. Sharon (Weizmann-Institut), N. L. Strotjohann (Weizmann-Institut), A. Wold (IPAC), L. Yan (COO).

Das von T. Moore geleitete Team veröffentlichte eine Arbeit mit dem Titel “SN 2022jli: A Type 1c Supernova with Periodic Modulation of Its Light Curve and an Unusual Long Rise” in The Astrophysical Journal Letters (doi: 10.3847/2041-8213/acfc25).

T. Moore (Astrophysics Research Centre, Queenʼs University Belfast, UK [Queen’s]), S. J. Smartt (Queen’s; Department of Physics, University of Oxford, UK [Oxford]), M. Nicholl (Queen’s), S. Srivastav (Queen’s), H. F. Stevance (Oxford; Fachbereich Physik, Universität von Auckland, Neuseeland), D. B. Jess (Queen’s; Fachbereich Physik und Astronomie, California State University Northridge, USA), S. D. T. Grant (Queen’s), M. D. Fulton (Queen’s), L. Rhodes (Oxford), S. A. Sim (Queen’s), R. Hirai (OzGrav: The Australian Research Council Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Australien; School of Physics and Astronomy, Monash University, Australien), P. Podsiadlowski (University of Oxford, UK), J. P. Anderson (European Southern Observatory, Chile; Millennium Institute of Astrophysics MAS, Chile), C. Ashall (Department of Physics, Virginia Tech, USA), W. Bate (Queen’s), R. Fender (Oxford), C. P. Gutiérrez (Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spanien [IEEC]; Institut für Weltraumwissenschaften, Campus UAB, Spanien [ICE, CSIC]), D. A. Howell (Las Cumbres Observatory, USA [Las Cumbres]; Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), M. E. Huber (Institute for Astronomy, University of Hawai’i, USA [Hawai’i]), C. Inserra (Cardiff Hub for Astrophysics Research and Technology, Cardiff University, UK), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Dänemark), L. A. G. Monard (Kleinkaroo Observatorium, Südafrika), T. E. Müller-Bravo (IEEC; ICE, CSIC), B. J. Shappee (Hawai’i), K. W. Smith (Queen’s), G. Terreran (Las Cumbres), J. Tonry (Hawai’i), M. A. Tucker (Department of Astronomy, The Ohio State University, USA; Department of Physics, The Ohio State University, USA; Center for Cosmology and Astroparticle Physics, The Ohio State University, USA), D. R. Young (Queen’s), A. Aamer (Queen’s; Institute for Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham, UK [IGWA]; School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham]), T.- W. Chen (Graduate Institute of Astronomy, National Central University, Taiwan), F. Ragosta (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italien; Space Science Data Center-ASI, Italien), L. Galbany (IEEC; ICE, CSIC), M. Gromadzki (Astronomisches Observatorium, Universität Warschau, Polen), L. Harvey (School of Physics, Trinity College Dublin, The University of Dublin, Irland), P. Hoeflich (Department of Physics, Florida State University, USA), C. McCully (Las Cumbres), M. Newsome (Las Cumbres; UCSB), E. P. Gonzalez (Las Cumbres; UCSB), C. Pellegrino (Las Cumbres; UCSB), P. Ramsden (Birmingham; IGWA), M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), Spanien; School of Sciences, Europäische Universität Zypern, Zypern), E. J. Ridley (IGWA; Birmingham), X. Sheng (Queen’s), und J. Weston (Queen’s).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie.

Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Supernovae

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Quelle: ESON 30. August 2023.

30. August 2023 – Das mysteriöse Objekt ist dafür bekannt, dass es fast ständig zwischen zwei Helligkeitszuständen wechselt, was bis jetzt ein Rätsel war. Wie Astronom*innen nun herausgefunden haben, sind plötzliche Materieauswürfe des Pulsars in sehr kurzen Zeiträumen für diese seltsamen Wechsel verantwortlich.

„Wir haben außergewöhnliche kosmische Ereignisse registriert. Dabei werden enorme Mengen an Materie ähnlich wie kosmische Kanonenkugeln innerhalb von einigen zehn Sekunden, also einem sehr kurzen Zeitraum, von einem kleinen, dichten Himmelsobjekt, das mit unglaublich hoher Geschwindigkeit rotiert, ins Weltall geschleudert“, erklärt Maria Cristina Baglio, Forscherin an der New York University Abu Dhabi, die auch dem Italienischen Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) angehört. Sie ist die Erstautorin der heute in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlichten Studie.

Ein Pulsar ist ein schnell rotierender, magnetischer, toter Stern, der einen Strahl elektromagnetischer Strahlung ins Weltall aussendet. Während er rotiert, überstreicht dieser Strahl den Kosmos – ähnlich wie der Lichtkegel eines Leuchtturms, der seine Umgebung abtastet – und kann entdeckt werden, wenn er die Sichtlinie zur Erde kreuzt. Dadurch scheint der Stern von unserem Heimatplaneten aus gesehen in seiner Helligkeit zu pulsieren.

PSR J1023+0038, oder kurz J1023, ist eine besondere Art von Pulsar mit einem eigenartigen Verhalten. Er befindet sich in etwa 4500 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Sextant und umkreist einen anderen Stern in einer engen Umlaufbahn. In den letzten zehn Jahren hat der Pulsar seinem Begleiter ständig Materie entzogen, die sich in einer Scheibe um den Pulsar ansammelt und langsam auf ihn herabfällt.

Seit Beginn dieser Materieansammlung ist der Strahl des Pulsars praktisch verschwunden und der Pulsar hat begonnen, unaufhörlich zwischen zwei Modi zu wechseln. Im „aktiven“ Modus strahlt der Pulsar helles Röntgenlicht, ultraviolettes und sichtbares Licht ab, während er im „passiven“ Modus bei diesen Frequenzen schwächer ist und mehr Radiowellen aussendet. Der Pulsar kann in jedem Modus mehrere Sekunden oder Minuten lang verweilen und dann innerhalb weniger Sekunden in den anderen Modus wechseln. Dieses Umschalten hat Forschende bisher vor ein Rätsel gestellt.

„An unserer einzigartigen Beobachtungskampagne zur Untersuchung des Verhaltens dieses Pulsars waren ein Dutzend modernster bodengebundener und weltraumbasierter Teleskope beteiligt“, erzählt Francesco Coti Zelati, Forscher am Institut für Weltraumwissenschaften in Barcelona in Spanien und Mitautor der Studie. An der Messreihe beteiligten sich das Very Large Telescope (VLT) und das New Technology Telescope (NTT) der ESO, die sichtbares und nahinfrarotes Licht erfassen, sowie das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist. In zwei Nächten im Juni 2021 beobachteten sie, wie das System über 280 Mal zwischen seinem aktiven und passiven Modus wechselte.

„Wir haben festgestellt, dass das Umschalten zwischen den Modi auf ein kompliziertes Zusammenspiel zurückzuführen ist, und zwar zwischen dem Pulsarwind, einem Strom hochenergetischer Teilchen, die vom Pulsar weggeblasen werden, und der Materie, die auf den Pulsar zuströmt“, erläutert Coti Zelati, der auch zum INAF gehört.

Im passiven Modus wird die zum Pulsar fließende Materie in einem schmalen Strom rechtwinklig zur Scheibe ausgestoßen. Nach und nach sammelt sich diese Materie immer mehr in der Nähe des Pulsars an und wird dabei vom Wind des pulsierenden Sterns getroffen, wodurch sich die Materie aufheizt. Das System befindet sich nun in einem aktiven Modus und leuchtet hell im Röntgen-, Ultraviolett- und sichtbaren Licht. Schließlich werden Teile dieser heißen Materie durch den Pulsar über den Strom entfernt. Mit weniger heißer Materie in der Scheibe leuchtet das System schwächer und schaltet zurück in den passiven Modus.

Obwohl diese Entdeckung das Rätsel um das seltsame Verhalten von J1023 aufgelöst hat, haben Astronom*innen noch viel aus der Erforschung dieses einzigartigen Systems zu lernen. Die Teleskope der ESO werden ihnen auch weiterhin bei der Beobachtung dieses seltsamen Pulsars helfen. Insbesondere das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das derzeit in Chile gebaut wird, gewährt einen noch nie dagewesenen Blick auf die Mechanismen von J1023. „Das ELT wird uns wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie die Menge, die Verteilung, die Dynamik und die Energetik der einströmenden Materie um den Pulsar durch das Umschaltverhalten beeinflusst werden“, schließt Sergio Campana, Forschungsdirektor am INAF-Observatorium Brera und Mitautor der Studie.

Weitere Informationen
Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse von M. C. Baglio et al. erscheinen demnächst in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202346418).

Die beteiligten Wissenschaftler*innen sind M. C. Baglio (Center for Astro, Particle, and Planetary Physics, New York University Abu Dhabi, UAE [NYU Abu Dhabi]; INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Merate, Italien [INAF Brera]), F. Coti Zelati (Institut für Weltraumwissenschaften, Campus UAB, Barcelona, Spanien [ICE-CSIC]; Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), Barcelona, Spanien [IEEC]; INAF Brera), S. Campana (INAF Brera), G. Busquet (Departament de Física Quànticai Astrofísica, Universitat de Barcelona, Spanien; Institut de Ciències del Cosmos, Universitat de Barcelona, Spanien; IEEC), P. D’Avanzo (INAF Brera), S. Giarratana (INAF – Istituto di Radioastronomia, Bologna, Italien [INAF Bologna]; Fakultät für Physik und Astronomie, Universität Bologna, Italien [Bologna]), M. Giroletti (INAF Bologna), F. Ambrosino (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Rom, Italien [INAF Roma]); INAF – Istituto Astrofisica Planetologia Spaziali, Rom, Italien; Sapienza Università di Roma, Rom, Italien), S. Crespi (NYU Abu Dhabi), A. Miraval Zanon (Agenzia Spaziale Italiana, Rom, Italien; INAF Roma), X. Hou (Yunnan Sternwarten, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Kunming, China; Schlüssellabor für die Struktur und Entwicklung von Himmelsobjekten, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Kunming, China), D. Li (Nationale Astronomische Sternwarten, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Peking, China; Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Peking, China; Forschungszentrum für intelligente Computerplattformen, Zhejiang Laboratory, Hangzhou, China), J. Li (CAS Schlüssellabor für die Erforschung von Galaxien und Kosmologie, Fachbereich Astronomie, Universität für Wissenschaft und Technologie von China, Hefei, China; Fachbereich Astronomie und Weltraumwissenschaften, Universität für Wissenschaft und Technologie von China, Hefei, China), P. Wang (Institut für Grenzgebiete der Astronomie und Astrophysik, Beijing Normal University, Beijing, China), D. M. Russell (NYU Abu Dhabi), D. F. Torres (INAF Brera; IEEC; Institució Catalana de Recercai Estudis Avançats, Barcelona, Spanien), K. Alabarta (NYU Abu Dhabi), P. Casella (INAF Roma), S. Covino (INAF Brera), D. M. Bramich (NYU Abu Dhabi; Abteilung für Ingenieurwesen, New York University Abu Dhabi, VAE), D. de Martino (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Neapel, Italien), M. Méndez (Kapteyn Astronomical Institute, Universität Groningen, Niederlande), S. E. Motta (INAF Brera), A. Papitto (INAF Roma), P. Saikia (NYU Abu Dhabi), und F. Vincentelli (Instituto de Astrofísica de Canarias, Teneriffa, Spanien; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Teneriffa, Spanien).

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Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem National Science and Technology Council (NSTC) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

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Fachartikel
pdf: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2315/eso2315a.pdf

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• Neutronensterne, Pulsare, Magnetare

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Quelle: Skyloom und Space Compass (6. September 2022) via Business Wire (7. September 2022).

Tokio und Oakland, Kalifornien –(BUSINESS WIRE)– Skyloom und Space Compass (ein neu gegründetes Joint Venture zwischen NTT und SKY Perfect JSAT) haben heute die Unterzeichnung einer Absichtserklärung bekannt gegeben, die darauf abzielt, den ersten geostationären (GEO) Datenrelaisdienst über Asien einzurichten. Dieser wird die hochmodernen Kommunikations- und Netzwerksysteme von Skyloom nutzen, um den schnell wachsenden Markt der Erdbeobachtung (Earth-Observation, EO) für die Übertragung von Daten in Echtzeit und mit hoher Kapazität direkt in die Cloud zu bedienen. Die Unternehmen planen die Bereitstellung des ersten Netzwerkinfrastrukturknotens über Asien im Jahr 2024 und rechnen mit einer Erweiterung der GEO-Konstellation, um bis 2026 zusätzliche Kapazitäten und eine globale Abdeckung zu erreichen.

Globale EO-Anbieter erweitern ihre Konstellationen rasant, wodurch immense Datenmengen entstehen, die sich typischerweise im erdnahen Orbit (low-earth-orbit, LEO) befinden. Das Compass-Skyloom-System wird eine Möglichkeit für die sofortige, kosteneffiziente Übertragung von EO-Daten über GEO-Satelliten direkt in die Cloud bieten, damit ihre Kunden und Endnutzer die kurzlebigen Informationen auf Echtzeitbasis nutzen können. Das System basiert auf optischen bzw. Laserkommunikations-Terminals, die eine glasfaserlose optische Kommunikation in der Geschwindigkeit des Geschäftsbetriebs ermöglichen. Die Partnerschaft vereint die langjährige Erfahrung von SKY Perfect JSAT im Bereich der Raumfahrt, die Telekommunikationskompetenz von NTT und die bahnbrechende Innovation von Skyloom, um eine gemeinsame Architektur und einen gemeinsamen Dienst für den EO-Markt zu entwickeln.

„Dieses neue Team wird dank der hochmodernen Telekommunikationstechnologie und der Infrastrukturlösungen von Skyloom in der Lage sein, unseren Kunden auf dem Gebiet der Erdbeobachtung gemeinsam einen erstklassigen Service zu bieten.“, erklärt Koichiro Matsufuji, Co-CEO, Space Compass.

„Skyloom freut sich über die Fusion mit Space Compass, da so die Stärken der beiden Marktführer im Bereich Raumfahrt und Telekommunikation vereint werden. Gemeinsam möchten wir dem Erdbeobachtungsmarkt bahnbrechende Möglichkeiten für den Datentransport zur Verfügung stellen, und das ist nur der Anfang von dem, was noch folgen wird.“, so Marcos Franceschini, Gründer und CEO, Skyloom Global.

„Dank dieser Partnerschaft sind wir in der Lage, unseren Kunden Ultrahochgeschwindigkeits- und Echtzeit-Datenrelais auf sehr wirtschaftliche Weise als ersten Schritt zu einem größeren nicht-terrestrischen Netzwerk anzubieten. Wir sind überzeugt, dass die optische Datenrelais-Technologie ein Grundstein für eine innovative Vernetzung und Datenverarbeitung im Orbit zwischen GEO, LEO und dem Boden ist.“, ergänzt Shigehiro Hori, Co-CEO, Space Compass.

Über die Space Compass Corporation
Space Compass ist ein Joint-Venture-Unternehmen zwischen dem japanischen IKT-Giganten NTT und der SKY Perfect JSAT Corporation, dem größten Satellitenbetreiber Asiens. Wir planen den Aufbau eines Space Integrated Computing Network, um die Entwicklung einer nachhaltigen Gesellschaft zu unterstützen. Weitere Informationen finden Sie auf unserer Unternehmenswebsite space-compass.com.

Über die Skyloom Global Corporation
Skyloom ist ein in Oakland, Kalifornien, ansässiges innovatives Telekommunikationsunternehmen, das mit dem Ziel gegründet wurde, eines der grundlegenden Elemente der Weltraumkommunikationsinfrastruktur von morgen für die Bereitstellung von Datentransportdiensten in planetarischem Maßstab zu entwickeln, zu implementieren und zu betreiben. Das Unternehmen profitiert von seiner langjährigen Erfahrung im Bereich der optischen Weltraumkommunikation, um Daten in Echtzeit zu übertragen, damit Kunden und Entscheidungsträger kurzlebige Informationen optimal nutzen können. www.skyloom.co.

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Quelle: ESO.

20. April 2022. „Wir haben erstmalig ein Phänomen entdeckt und identifiziert, das wir als Mikronova bezeichnen“, erklärt Simone Scaringi, Astronom an der Durham University in Großbritannien, der die heute in Nature veröffentlichte Studie über diese Explosionen geleitet hat. „Dieses Ereignis stellt unser Verständnis davon in Frage, wie thermonukleare Explosionen in Sternen ablaufen. Bisher dachten wir, wir wüssten das, aber diese Entdeckung zeigt einen völlig neuen Mechanismus auf“, fügt er hinzu.

Mikronovae sind extrem starke Ereignisse, aber in astronomischen Maßstäben klein; sie sind viel weniger energiereich als die als Novae bekannten Sternexplosionen, die Astronomen seit Jahrhunderten kennen. Beide Arten von Explosionen ereignen sich auf Weißen Zwergen, toten Sternen mit einer Masse, die etwa der unserer Sonne entspricht, aber so klein wie die Erde sind.

Ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem kann seinem Begleitstern Material, vor allem Wasserstoff, entreißen, wenn sie nahe genug beieinander sind. Wenn dieses Gas auf die sehr heiße Oberfläche des Weißen Zwergsterns fällt, werden die Wasserstoffatome explosionsartig zu Helium fusioniert. Bei Novae finden diese thermonuklearen Explosionen auf der gesamten Sternoberfläche statt. „Solche Detonationen lassen die gesamte Oberfläche des Weißen Zwerges brennen und mehrere Wochen lang hell leuchten“, erklärt Mitautorin Nathalie Degenaar, Astronomin an der Universität von Amsterdam, Niederlande.

Mikronovae sind ähnliche Explosionen, die kleiner und schneller sind und nur einige Stunden dauern. Sie treten bei einigen Weißen Zwergen mit starken Magnetfeldern auf, die Material in Richtung der magnetischen Pole des Sterns schleudern. „Wir haben jetzt zum ersten Mal gesehen, dass die Wasserstofffusion auch lokal begrenzt stattfinden kann. An der Basis der Magnetpole einiger Weißer Zwerge kann der Wasserstoffbrennstoff festgehalten werden, so dass die Fusion nur an diesen Magnetpolen stattfindet“, sagt Paul Groot, Astronom an der Radboud Universität in den Niederlanden und Mitautor der Studie.

„Das führt dazu, dass Mikrofusionsbomben gezündet werden, die etwa ein Millionstel der Stärke einer Novaexplosion haben, daher der Name Mikronova“, so Groot weiter. Auch wenn der Begriff »mikro« vermuten lässt, dass es sich um kleine Ereignisse handelt, sollte man sich nicht täuschen: Ein einziger dieser Ausbrüche kann etwa 20 000 000 Billionen kg Material verbrennen, das entspricht etwa 3,5 Milliarden Cheops-Pyramiden von Gizeh.

( -> Wir verwenden Billionen für eine Million Millionen (1.000.000.000.000 oder 10¹²) und Milliarden für tausend Millionen (1.000.000.000 oder 10⁹). Das Gewicht der Cheops-Pyramide von Gizeh in Kairo, Ägypten beträgt etwa 5.900.000.000 kg).

Diese neuen Mikronovae fordern das Verständnis der Astronominnen und Astronomen über Sternexplosionen heraus und kommen möglicherweise häufiger vor als bisher angenommen. „Das zeigt, wie dynamisch das Universum ist. Diese Ereignisse können tatsächlich recht häufig vorkommen, aber weil sie so schnell sind, ist ihre Beobachtung schwierig“, erklärt Scaringi.

Das Team stieß zum ersten Mal auf diese mysteriösen Mikroexplosionen, als es die Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA analysierte. „Bei der Durchsicht der von NASA TESS gesammelten astronomischen Daten entdeckten wir etwas Ungewöhnliches: einen hellen optischen Lichtblitz, der einige Stunden anhielt. Bei der weiteren Suche fanden wir mehrere ähnliche Signale“, sagt Degenaar.

Das Team beobachtete mit TESS drei Mikronovae: zwei davon stammten von bekannten Weißen Zwergen, aber der dritte erforderte weitere Beobachtungen mit dem X-Shooter-Instrument am VLT der ESO, um seinen Status als Weißer Zwerg zu bestätigen.

„Mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO konnten wir feststellen, dass alle diese optischen Blitze von Weißen Zwergen erzeugt wurden“, sagt Degenaar. „Diese Beobachtung war entscheidend für die Interpretation unserer Ergebnisse und für die Entdeckung der Mikronovae“, fügt Scaringi hinzu.

Die Entdeckung der Mikronovae erweitert das Repertoire der bekannten Sternexplosionen. Das Team möchte nun weitere dieser schwer zugänglichen Ereignisse erfassen, was groß angelegte Durchmusterungen und schnelle Folgemessungen erfordert. „Die schnelle Reaktion von Teleskopen wie dem VLT oder dem New Technology Telescope der ESO und die Vielzahl der verfügbaren Instrumente werden es uns ermöglichen, diese mysteriösen Mikronovae im Detail zu entschlüsseln“, so Scaringi abschließend.

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Links

• Forschungsartikel (Nature)
• Folgeartikel (MNRAS)
• Fotos vom VLT

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• Weisse Zwerge

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Quelle: ESON.

Astronomen haben mit Teleskopen der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer weltweit tätiger Organisationen einen seltenen Lichtblitz von einem Stern entdeckt, der von einem supermassereichen schwarzen Loch zerrissen wird. Dieses Phänomen, das als Tidal Disruption Event bekannt ist, ist der bisher am nächsten liegende derartige Ausbruch, der in einer Entfernung von etwas mehr als 215 Millionen Lichtjahren von der Erde registriert und in noch nie dagewesener Ausführlichkeit untersucht wurde. Die Forschungsergebnisse werden heute in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

„Die Vorstellung, dass ein schwarzes Loch einen nahen Stern «ansaugt», klingt wie Science Fiction. Aber genau das passiert bei einem Tidal Disruption Event“, sagt Matt Nicholl, Dozent und Forschungsstipendiat der Royal Astronomical Society an der Universität Birmingham, Großbritannien, und Hauptautor der neuen Studie. Aber diese Tidal Disruption Events (etwa: Gezeitenstörungen), bei denen ein Stern eine sogenannte Spaghettisierung erfährt, wenn er von einem schwarzen Loch verschluckt wird, sind selten und nicht immer einfach zu untersuchen. Das Forscherteam richtete das Very Large Telescope (VLT) der ESO und das New Technology Telescope (NTT) der ESO auf einen neuen Lichtblitz, der letztes Jahr in der Nähe eines supermassereichen schwarzen Lochs auftrat, um im Detail zu untersuchen, was passiert, wenn ein Stern von einem solchen Gebilde verschlungen wird.

Astronomen wissen, was theoretisch passieren sollte. „Wenn ein unglückseliger Stern zu nahe an ein supermassereiches schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie wandert, zerreißt die extreme Anziehungskraft des schwarzen Lochs den Stern in dünne Fäden aus Materie“, erklärt Studienautor Thomas Wevers, ein ESO-Stipendiat in Santiago, Chile, der sich am Institut für Astronomie der Universität Cambridge, Großbritannien, befand, als er die Arbeit durchführte. Wenn einige der dünnen Stränge des Sternmaterials während dieses Spaghettisierungsprozesses in das schwarze Loch fallen, wird ein starker Energieschub freigesetzt, der von den Astronomen nachgewiesen werden kann.

Obwohl sie mächtig und hell sind, hatten Astronomen bisher Schwierigkeiten bei der Untersuchung dieses Lichtblitzes, der oft durch einen Vorhang aus Staub und Trümmern verdunkelt wird. Erst jetzt ist es ihnen gelungen, den Ursprung dieses Vorhangs aufzuklären.

„Wir haben herausgefunden, dass ein schwarzes Loch, wenn es einen Stern verschlingt, in einem starken Ausbruch Material nach Außen schleudern kann, das uns die Sicht versperrt“, erklärt Samantha Oates, ebenfalls an der Universität Birmingham. Dies geschieht, weil die freigesetzte Energie die Trümmer des Sterns nach außen treibt.

Die Entdeckung war möglich, weil das vom Team untersuchte Ereignis, AT2019qiz, gerade erst kurz nach dem Auseinanderreißen des Sterns gefunden wurde. „Weil wir ihn früh erwischt haben, konnten wir tatsächlich beobachten, wie sich der Vorhang aus Staub und Trümmern aufbaute, als das Schwarze Loch einen mächtigen Ausstoß von Material mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 000 km/s auslöste“, sagt Kate Alexander, Einstein-Stipendiatin der NASA an der Northwestern University in den USA. „Dieser einzigartige ‚Blick hinter den Vorhang‘ bot die erste Gelegenheit, den Ursprung des verdunkelnden Materials zu lokalisieren und in Echtzeit zu verfolgen, wie es das schwarze Loch einhüllt.“

Das Team beobachtete AT2019qiz, das sich in einer Spiralgalaxie im Sternbild Eridanus befindet, über einen Zeitraum von 6 Monaten, während dessen der Ausbruch an Leuchtkraft zunahm und dann verblasste. „Mehrere Himmelsdurchmusterungen entdeckten die Emission des neuen Tidal Disruption Events sehr schnell, nachdem der Stern auseinander gerissen wurde“, sagt Wevers. „Wir richteten sofort eine Reihe von Boden- und Weltraumteleskopen in diese Richtung, um die Quelle des Lichts zu ermitteln“, so Wevers.

In den folgenden Monaten beobachteten Wissenschaftler das Ereignis mehrfach, unter anderem mit X-shooter und EFOSC2, leistungsstarken Instrumenten am VLT der ESO und am NTT der ESO, die sich in Chile befinden. Die prompten und umfangreichen Beobachtungen im ultravioletten, optischen, Röntgen- und Radiolicht zeigten zum ersten Mal eine direkte Verbindung zwischen dem aus dem Stern ausströmenden Material und dem hellen Aufflackern, das ausgestrahlt wird, während es von dem schwarzen Loch verschlungen wird. „Die Beobachtungen zeigten, dass der Stern ungefähr die gleiche Masse wie unsere eigene Sonne hatte und dass er etwa die Hälfte davon an das schwarze Loch verlor, das über eine Million Mal massereicher ist“, sagt Nicholl, der auch als Gastforscher an der Universität Edinburgh tätig ist.

Die Untersuchungen tragen zu einem besseren Verständnis supermassereicher schwarzer Löcher und des Verhaltens von Materie in den sie umgebenden extremen Gravitationsumgebungen bei. Nach Ansicht des Teams könnte AT2019qiz sogar als „Rosetta-Stein“ für die Interpretation künftiger Beobachtungen von Gezeitenstörungen dienen. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll, wird es den Forschern ermöglichen, zunehmend schwächere und sich rascher entwickelnde Tidal Disruption Events zu entdecken, um weitere Rätsel der Physik schwarzer Löcher zu entschlüsseln.

Weitere Informationen
Diese Studie wurde in dem Artikel „An outflow powers the optical rise of the near, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz“ vorgestellt, der in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824) erscheint.

Das Team besteht aus M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy und School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, Vereinigtes Königreich [Birmingham] und Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Vereinigtes Königreich [IfA]), T. Wevers (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Vereinigtes Königreich), S. R. Oates (Birmingham), K. D. Alexander (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics und Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, USA [Northwestern]), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Dänemark [DTU]), F. Onori (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF), Rom, Italien), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Deustchland und Department of Astronomy, Stockholm University, Schweden [Stockholm]), S. Gomez (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]), S. Campana (INAF–Osservatorio Astronomico di Brera, Italien), I. Arcavi (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel und CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Kanada), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, Universität Warschau, Polen [Warschau]), N. Ihanec (Warschau), P. G. Jonker (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, Niederlande [Radboud] und SRON, Netherlands Institute for Space Research, Niederlande [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Australien und The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Australien und Birmingham), S. Schulze (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel [Weizmann]) P. Short (IfA), J. Burke (Las Cumbres Observatory, Goleta, USA [LCO] und Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), C. McCully (LCO und UCSB) D. Hiramatsu (LCO und UCSB), D. A. Howell (LCO und UCSB), C. Pellegrino (LCO und UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Australien [ANU]), J. P. Anderson (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), P. K. Blanchard (Northwestern), G. Cannizzaro (Radboud und SRON), T.-W. Chen (Stockholm), M. Dennefeld (Institute of Astrophysics Paris (IAP), und Sorbonne University, Paris, Frankreich), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Spanien), S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação und Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal), G. Hosseinzadeh (CfA), C. Inserra (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Vereinigtes Königreich), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Vereinigtes Königreich), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Vereinigtes Königreich), J. Pineda (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), N. P. Ross (IfA), R. Roy (The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, Ganeshkhind, Indien), S. J. Smartt (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Vereinigtes Königreich [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warschau), D. R. Young (QUB).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Quelle: ESO ESON.

Die Ergebnisse, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurden, helfen Astronomen, diese rätselhaften Sterne besser zu verstehen. Sie öffnen Türen zur Klärung anderer schwer zu lösender Rätsel der Sternastronomie.

Das Team unter der Leitung von Yazan Momany vom Astronomischen Observatorium des INAF in Padua in Italien untersuchte eine besondere Art von Sternen, die als extreme Horizontalaststerne bekannt sind – Objekte mit etwa der Hälfte der Masse der Sonne, aber vier- bis fünfmal heißer. „Diese heißen und kleinen Sterne sind etwas Besonderes, weil wir wissen, dass sie eine der letzten Lebensphasen eines typischen Sterns umgehen und vorzeitig sterben werden“, sagt Momany, der zuvor als Astronom am Paranal-Observatorium der ESO in Chile tätig war. „In unserer Galaxie werden diese merkwürdigen heißen Objekte im Allgemeinen mit einem nahen Begleitstern in Verbindung gebracht.“

Überraschenderweise scheint jedoch die große Mehrheit dieser extremen Horizontalaststerne, wenn sie in dicht gepackten Sterngruppen beobachtet werden, die Kugelsternhaufen genannt werden, keine Begleiter zu haben. Die Langzeitbeobachtung dieser Sterne durch die Forschergruppe, die mit ESO-Teleskopen durchgeführt wurde, zeigte auch, dass an diesen mysteriösen Objekten etwas mehr dran war. Bei der Untersuchung von drei verschiedenen Kugelsternhaufen stellten Momany und seine Kollegen fest, dass viele der darin enthaltenen extremen Horizontalaststerne im Laufe von nur wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen regelmäßige Helligkeitsänderungen aufwiesen.

„Nachdem alle anderen Szenarien eliminiert worden waren, gab es nur noch eine einzige Möglichkeit, die beobachteten Helligkeitsschwankungen zu erklären“, folgert Simone Zaggia, eine Mitautorin der Studie vom Astronomischen Observatorium des INAF in Padua in Italien und ehemalige ESO-Stipendiatin: „Diese Sterne müssen von Flecken bedeckt sein!“

Flecken auf extremen Horizontalaststernen scheinen ganz anders zu sein als die dunklen Sonnenflecken auf der Sonne. Aber beide werden durch Magnetfelder verursacht. Die Flecken auf diesen heißen, extremen Sternen sind heller und heißer als die umgebende Sternoberfläche, im Gegensatz zur Sonne, wo wir Flecken als dunkle Verfärbungen auf der Sonnenoberfläche sehen, die kühler sind als ihre Umgebung. Die Flecken auf extremen Horizontalaststernen sind auch deutlich größer als Sonnenflecken und bedecken bis zu einem Viertel der Sternoberfläche. Diese Flecken sind unglaublich beständig und halten jahrzehntelang, während einzelne Sonnenflecken vorübergehend sind und nur einige Tage bis Monate überdauern. Während die heißen Sterne rotieren, erscheinen und verschwinden die Flecken auf der Oberfläche und verursachen die sichtbaren Helligkeitsveränderungen.

Neben den Helligkeitsänderungen aufgrund der Flecken entdeckte das Team auch einige extreme Horizontalaststerne, die Superflares zeigten – plötzliche Energieausbrüche und ein weiteres Anzeichen für die Existenz eines Magnetfeldes. „Sie ähneln den Flares, die wir auf unserer Sonne sehen, sind aber zehnmillionenmal energiereicher“, sagt der Mitautor der Studie, Henri Boffin, ein Astronom im deutschen Hauptsitz der ESO. „Ein solches Verhalten war sicher nicht zu erwarten und unterstreicht die Bedeutung von Magnetfeldern bei der Erklärung der Eigenschaften dieser Sterne“, sagt der Studienmitautor Henri Boffin.

Nachdem sechs Jahrzehnte lang versucht wurde, extreme Horizontalaststerne zu verstehen, haben die Astronomen nun ein vollständigeres Bild von ihnen. Darüber hinaus könnte dieses Ergebnis dazu beitragen, den Ursprung starker Magnetfelder in vielen Weißen Zwergen zu erklären, Objekten, die das letzte Stadium im Leben sonnenähnlicher Sterne darstellen und Ähnlichkeiten mit extremen Horizontalaststernen aufweisen. „Die übergeordnete Bedeutung“, so Teammitglied David Jones, ein ehemaliger ESO-Stipendiat, der jetzt am Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien, tätig ist, „besteht jedoch darin, dass die Helligkeitsänderungen aller heißen Sterne – von jungen sonnenähnlichen Sternen über alte extreme Horizontalaststerne bis hin zu längst verstorbenen Weißen Zwergen – alle miteinander in Verbindung gebracht werden könnten. Diese Objekte können daher so verstanden werden, dass sie kollektiv von magnetischen Flecken auf ihrer Oberfläche betroffen sind.“

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, benutzten die Astronomen mehrere Instrumente des Very Large Telescope (VLT) der ESO, darunter VIMOS, FLAMES und FORS2, sowie OmegaCAM, das am VLT-Survey-Teleskop (VST) des Paranal-Observatoriums angebracht ist. Außerdem setzten sie ULTRACAM am New Technology Telescope (NTT) am La-Silla-Observatorium der ESO, ebenfalls in Chile, ein. Der Durchbruch kam, als das Team die Sterne im nahen ultravioletten Teil des Spektrums beobachtete, wodurch sie die heißeren, extremen Sterne, die in Kugelsternhaufen unter den kühleren Sternen hell hervorstehen, sichtbar machen konnten.

Weitere Informationen
Diese Studie wird in der heute in Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4) veröffentlichten Arbeit „A plage of magnetic spots among the hot stars of globular clusters“ vorgestellt.

Das Team besteht aus Y. Momany (INAF Astronomisches Observatorium von Padua, Italien [INAF Padua]), S. Zaggia (INAF Padua), M. Montalto (Abteilung für Physik und Astronomie, Universität Padua, Italien [U. Padua]), D. Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias und Abteilung für Astrophysik, Universität La Laguna, Teneriffa, Spanien), H. M. J. Boffin (Europäische Südsternwarte, Garching, Deutschland), S. Cassisi (INAF-Astronomische Sternwarte der Abruzzen und INFN Pisa, Italien), C. Moni Bidin (Instituto de Astronomia, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile), M. Gullieuszik (INAF Padua), I. Saviane (Europäische Südsternwarte, Santiago, Chile), L. Monaco (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andreas Bello, Santiago, Chile), E. Mason (INAF Astronomische Sternwarte von Triest, Italien), L. Girardi (INAF Padua), V. D’Orazi (INAF Padua), G. Piotto (U. Padua), A.P. Milone (U. Padua), H. Lala (U. Padua), P.B. Stetson (Herzberg Astronomie und Astrophysik, Nationaler Forschungsrat, Victoria, Kanada) und Y. Beletsky (Sternwarte Las Campanas, Carnegie Institution of Washington, La Serena, Chile).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf die Planung, den Bau und den Betrieb leistungsfähiger bodengebundener Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die es Astronomen ermöglichen, wichtige wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope (VLT) und das weltweit führende Very Large Telescope Interferometer sowie zwei Durchmusterungsteleskope: VISTA im Infrarotbereich und das VLT Survey Telescope (VST) für sichtbares Licht. Am Paranal wird die ESO zukünftig außerdem das Cherenkov Telescope Array South beherbergen und betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlenobservatorium der Welt. Die ESO ist zusätzlich einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das Extremely Large Telescope (ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

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