Das Rätsel der schnellen blauen optischen Transienten entschlüsseln

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler ein neues, helles astronomisches Ereignis namens Fast Blue Optical Transients (FBOTs) beobachtet. Diese Ereignisse sind viel heller als normale Supernovae, halten aber deutlich kürzer an. Ein solches Ereignis, das 2018 entdeckt wurde, ist bekannt als AT 2018cow. Es hat Astronomen wegen seiner Helligkeit und ungewöhnlichen Eigenschaften in seinen Bann gezogen.

In diesem Papier werden Beobachtungen beschrieben, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop (HST) von AT 2018cow in den 2 bis 4 Jahren nach seiner Entdeckung gemacht wurden. Ziel ist es, die Veränderungen in Helligkeit und Farbe einer bestimmten darunterliegenden Quelle zu dokumentieren, die sich an derselben Stelle wie AT 2018cow befindet.

#Hintergrund zu AT 2018cow

AT 2018cow wurde in einer kleinen Galaxie namens CGCG 137-068 gefunden. Bei seiner Entdeckung nahm die Helligkeit schnell zu, ähnlich wie bei superlumineszenten Supernovae. Nachfolgende Beobachtungen zeigten viele interessante Merkmale, wie starke Radiowellen, helle Röntgenemissionen und ein schnelles Verblassen im optischen Licht.

Als Astronomen AT 2018cow weiter untersuchten, bemerkten sie, dass andere ähnliche Ereignisse, bekannt als "Cow-ähnliche Transienten", zu erscheinen begannen. Diese Ereignisse teilten Eigenschaften mit AT 2018cow, wie die schnelle Helligkeitszunahme und ähnliche Lichtemissionen. Die Herausforderung blieb allerdings, zu verstehen, was genau diese Phänomene verursachte.

#Beobachtungen der darunterliegenden Quelle

Nach den ersten Beobachtungen führten Forscher HST-Studien durch, um das Gebiet zu überwachen, in dem AT 2018cow auftrat. Sie beobachteten drei Hauptzeitpunkte über die folgenden Jahre, um die Präsenz der darunterliegenden Quelle zu analysieren. Die Beobachtungen deuteten auf eine helle Punktquelle an der Stelle von AT 2018cow hin.

Zunächst schien die darunterliegende Quelle stabil zu sein, mit einer konstanten Helligkeit. Doch im Laufe der Zeit bemerkten die Wissenschaftler ein Verblassen im ultravioletten (UV) Licht, was Fragen zur Natur dieser Quelle aufwarf.

#Veränderungen über die Zeit

In den ersten Jahren nach der Entdeckung zeigten die Beobachtungen, dass die darunterliegende Quelle eine bemerkenswerte Helligkeit beibehielt. Doch im vierten Jahr begann die Helligkeit im nahen UV-Spektrum zu sinken. Diese Veränderung deutete auf eine allmähliche Abkühlung und Veränderung der Emissionen von der Quelle hin.

Die Wissenschaftler analysierten die Daten und entdeckten, dass das emittierte Licht durch ein sehr heisses Objekt charakterisiert werden könnte, aber seine kleine Grösse war rätselhaft. Sie überlegten, ob der Verblaseffekt von der Quelle selbst, die sich abkühlte, oder durch erhöhte Absorption von umgebenden Materialien kam.

#Mögliche Erklärungen für die darunterliegende Quelle

Forscher erkundeten eine Reihe von Möglichkeiten, um das Verhalten der darunterliegenden Quelle zu erklären. Sie schauten sich verschiedene Szenarien an, einschliesslich:

1. Stellare Beiträge: Einige schlugen vor, dass das Licht von einem jungen Sternhaufen um AT 2018cow stammen könnte. Allerdings stimmten die Helligkeit und Farbe der darunterliegenden Quelle nicht mit standardmässigen stellarischen Modellen überein.

2. Staubbildung: Eine andere Idee war, dass neuer Staub, der nach AT 2018cow entstanden ist, etwas Licht absorbierte und somit das beobachtete Verblassen verursachte. Während dies eine vernünftige Erklärung war, machte die extreme Farbe der Quelle es schwierig, das Verblassen ausschliesslich dem Staub zuzuschreiben.

3. Ejekt-Materialinteraktion: Dieses Modell schlug vor, dass das Licht aus Wechselwirkungen zwischen dem schnell bewegten Material von AT 2018cow und dem umgebenden Material im Weltraum entstehen könnte. Mathematische Modelle deuteten jedoch darauf hin, dass diese Quelle nicht die Helligkeitsniveaus aufrechterhalten konnte, die beobachtet wurden.

4. Magnetar-Aktivität: Einige Forscher erwogen die Rolle eines Magnetars, einer Art Neutronenstern mit starkem Magnetfeld, aber die Energieausgabe, die nötig war, um die Helligkeit zu erklären, war nicht erreichbar.

5. Akkretionsscheiben: Schliesslich schauten Astronomen auf die Möglichkeit eines kleinen schwarzen Lochs, das von einer Akkretionsscheibe umgeben war. In diesem Modell würde Material, das in das schwarze Loch fällt, Energie liefern und zur beobachteten Helligkeit im Laufe der Zeit führen.

#Ergebnisse der HST-Beobachtungen

Bei der Analyse der HST-Daten fanden die Wissenschaftler distincte Merkmale der darunterliegenden Quelle, einschliesslich:

• Temperatur und Grösse: Die Quelle stellte sich als extrem heiss, aber überraschend klein heraus. Das war ein klares Indiz dafür, dass das, was das Licht emittierte, eine einzigartige Natur hatte.

• Farbe und Helligkeit: Die hellblaue Farbe des emittierten Lichts war signifikant anders als typische stellarische Emissionen, was darauf hindeutet, dass es sich nicht nur um einen einfachen Stern handelte.

• Verblassende Trends: Die Messungen zeigten einen langsamen Rückgang der Helligkeit über die Jahre, was auf einen möglichen Übergang zu einer neuen Emissionsphase hinwies und Fragen zu den physikalischen Prozessen aufwarf.

#Auswirkungen der Beobachtungen

Die durch das HST gewonnenen Beobachtungen haben erhebliche Auswirkungen auf das Verständnis von AT 2018cow und der Klasse der FBOTs. Sie bieten eine Grundlage dafür, welche Energiequellen diese Phänomene antreiben könnten.

Astronomen schlossen, dass die darunterliegende Quelle nicht nur einer Ursache zugeschrieben werden konnte, sondern wahrscheinlich eine Kombination mehrerer Faktoren war, einschliesslich eines akkretierenden schwarzen Lochs, Wechselwirkungen mit umgebenden Materialien und möglicherweise neu entstehenden Sternen in der Nähe.

#Fazit

Die fortgesetzte Untersuchung von AT 2018cow und der darunterliegenden Quelle verdeutlichte die Komplexität und Vielfalt dieser astronomischen Ereignisse. Mit neuen Technologien und Techniken hoffen Wissenschaftler, tiefere Einblicke in die Ursprünge und Mechanismen hinter nicht nur AT 2018cow, sondern auch der breiteren Klasse der leuchtenden FBOTs zu gewinnen.

Weitere Beobachtungen und theoretische Modelle sind entscheidend, um diese Rätsel zu entschlüsseln. Mit leistungsstarken Teleskopen wie dem HST und neuen Fortschritten auf dem Gebiet wird zukünftige Forschung wahrscheinlich noch mehr über die Natur dieser faszinierenden Ereignisse im Universum ans Licht bringen.

Astrophysiker bleiben fasziniert und mit jeder neuen Entdeckung wird das Verständnis des Lebenszyklus und der Evolution solcher Ereignisse weiterentwickelt, was zu spannenden neuen Erkenntnissen über unser Universum führt.