NASA's Chandra spult die Geschichte des großen Ausbruchs der 1840er Jahre zurück.

26. September 2023

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vom NASA bestätigt

Mithilfe von Momentaufnahmen, die über 20 Jahre mit dem Chandra X-Ray Observatory der NASA aufgenommen wurden, haben Astronomen wichtige neue Details über einen Ausbruch von Eta Carinae erfahren, der auf der Erde im 19. Jahrhundert beobachtet wurde.

Chandra-Daten, die sich über Jahrzehnte erstrecken, wurden zu einem neuen Film kombiniert, der Aufnahmen von Eta Carinae aus den Jahren 1999, 2003, 2009, 2014 und 2020 enthält. Astronomen verwendeten die Chandra-Beobachtungen sowie Daten von der XMM-Newton des European Space Agency (ESA), um den stellarischen Ausbruch von vor 180 Jahren zu beobachten, der sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 4,5 Millionen Meilen pro Stunde im Weltraum ausdehnt. Die neuen Erkenntnisse aus Eta Carinae zeigen, wie unterschiedliche Weltraumteleskope zusammenarbeiten können, um uns Veränderungen im Universum zu verstehen, die sich im menschlichen Zeitrahmen abspielen.

In einem Artikel, der diese Ergebnisse beschreibt, wird diesem in der Astrophysical Journal veröffentlicht.

Eta Carinae ist ein System, das zwei massive Sterne enthält (einer hat etwa 90-mal die Masse der Sonne und der andere wird auf etwa 30-mal die Masse der Sonne geschätzt). In der Mitte des 19. Jahrhunderts wurde beobachtet, dass Eta Carinae eine enorme Explosion erlebte, die Astronomen als die "Große Eruption" bezeichnet haben. Bei diesem Ereignis stieß Eta Carinae zwischen 10 und 45 Mal die Masse der Sonne aus. Dieses Material bildete ein dichtes Paar sphärischer Gaswolken, die jetzt als "Homunkulus" bekannt sind und sich auf verschiedenen Seiten der beiden Sterne befinden.

Vor etwa 50 Jahren wurde ein leuchtender Ring aus Röntgenstrahlen um den Homunkulus entdeckt und in früheren Chandra-Arbeiten untersucht. Der neue Film von Chandra und ein tiefes Bild, das durch die Zusammenführung der Daten generiert wurde, geben wichtige Hinweise auf die volatile Geschichte von Eta Carinae, einschließlich der schnellen Ausdehnung des Rings und einer zuvor unbekannten schwachen X-ray-Schale außerhalb davon.

'Wir haben diese schwache X-ray-Schale als die Stoßwelle der Großen Eruption in den 1840er Jahren interpretiert', sagte Michael Corcoran vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, der die Studie leitete. 'Es erzählt einen wichtigen Teil der Hintergrundgeschichte von Eta Carinae, von dem wir sonst nichts gewusst hätten.'

Da die neu entdeckte äußere X-ray-Schale eine ähnliche Form und Ausrichtung wie der Homunkulus hat, glauben Corcoran und seine Kollegen, dass beide Strukturen einen gemeinsamen Ursprung haben.

Die Idee ist, dass Material weit vor der Großen Eruption von Eta Carinae weggesprengt wurde - irgendwann zwischen 1200 und 1800 -, basierend auf der Bewegung von Gasansammlungen, die zuvor in den Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA gesehen wurden. Später durchdrang die schnelle Stoßwelle der Großen Eruption den Raum, kollidierte mit den Gasansammlungen und erhitzte sie auf Millionen von Grad, um den hellen Röntgenring zu erzeugen. Die Stoßwelle hat sich nun über den hellen Ring hinaus bewegt.

'Die Form dieser schwachen X-ray-Schale ist meiner Meinung nach eine überraschende Wendung', sagte Mitschreiber Kenji Hamaguchi, Forscher an der University of Maryland, Baltimore County, und NASA Goddard. 'Sie zeigt uns, dass die schwache Hülle, der Homunkulus und der helle innere Ring wahrscheinlich allesamt aus Ausbrüchen des Sternsystems stammen.'

Mit XMM-Newton sahen die Forscher, dass die Helligkeit von Eta Carinae in Röntgenstrahlen im Laufe der Zeit abgenommen hat, was mit früheren Beobachtungen des Systems übereinstimmt, die mit dem Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) -Teleskop der NASA auf der Internationalen Raumstation gewonnen wurden. Die Autoren verwendeten ein einfaches Modell, um abzuschätzen, wie hell Eta Carinae zur Zeit der Großen Eruption in Röntgenstrahlen war, und kombinierten dies mit der Geschwindigkeit des Materials - die aus dem Film bestimmt wurde -, um abzuschätzen, wie schnell das Hochgeschwindigkeitsgas ausgestoßen wurde.

Die Forscher kombinierten diese Informationen mit einer Schätzung darüber, wie viel Gas ausgestoßen wurde, um zu bestimmen, dass die Große Eruption wahrscheinlich aus zwei Explosionen bestand. Es gab eine erste, schnelle Ausstoßung einer kleinen Menge schnellen, gering dichten Gases, die die Röntgen-Druckwelle erzeugte. Dies wurde von der langsameren Ausstoßung dichteren Gases gefolgt, aus dem schließlich der Homunkulus entstand.

Ein Team unter der Leitung von Nathan Smith von der University of Arizona, einem der Mitautoren der neuen Röntgenstudie, hat zuvor vorgeschlagen, dass die Große Eruption durch die Verschmelzung von zwei Sternen in einem ursprünglich dreifachen System verursacht wurde. Dies würde auch die in den Röntgenstrahlen beobachtete ringförmige Struktur erklären, da dies dazu führen würde, dass Material in einer flachen Ebene ausgestoßen wird.

'The story of Eta Carinae just keeps getting more interesting,' said Smith. 'All evidence is suggesting that Eta Carinae survived a very powerful explosion that would normally obliterate a star. I can't wait for the next episode of data to find out what other surprises Eta Carinae has in store for us.'

Journal information: Astrophysical Journal

Provided by NASA