Ein Magnetar erleuchtet die Zigarrengalaxie

Unter Verwendung von Daten des Integral-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), der mit Unterstützung der italienischen Weltraumorganisation (ASI) gebaut wurde, die für das Hauptteleskop Ibis verantwortlich ist, hat am 15. November 2023 eine Gruppe von Forschern unter der Leitung des Nationalen Instituts für Astrophysik (Inaf ) hat die plötzliche Explosion eines seltenen Objekts identifiziert: Nur eine Zehntelsekunde lang erschien ein schneller Ausbruch von Gammastrahlen aus der Richtung einer hellen Galaxie in der Nähe unserer. Worum geht es? Das Team hat es herausgefunden das Vorhandensein einer riesigen Fackel (riesige Fackelauf Englisch) erzeugt von einem Magnetar in der Zigarrengalaxie (auch bekannt unter den Akronymen M82 oder NGC 3034), eines der faszinierendsten Himmelsobjekte am Himmel. Der Artikel zur Entdeckung wurde heute in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.

Magnetare sind eine besondere Klasse von Neutronensternen (superdichte Sternreste von Supernova-Explosionen) und die stärksten Magnete im Universum. Sie emittieren bekanntermaßen kurze Gammastrahlenausbrüche, die normalerweise weniger als eine Sekunde dauern, aber Milliarden heller sind als die Sonne. Magnetare können riesige Flares erzeugen, d. h. kurze Explosionen, bei denen sie in weniger als einer Sekunde die Energie abgeben können, die die Sonne in einer Million Jahren ausstrahlt, aber es ist wirklich schwierig, sie zu identifizieren.

Die Entdeckung wurde dank des Integral Burst Alert System (Ibas) erzielt, das die Echtzeitlokalisierung von Gammastrahlenausbrüchen und anderen vorübergehenden Phänomenen in der Gammastrahlung ermöglicht. Insbesondere, Integral entdeckte einen Gammastrahlenausbruch nur für eine Zehntelsekunde. Die Ibas-Software, die die im wissenschaftlichen Datenzentrum von Integral in Genf empfangenen Daten untersucht, ermittelte den genauen Ort dieses Ereignisses und verteilte ihn nur dreizehn Sekunden nach der Veröffentlichung durch Integral an Astronomen auf der ganzen Welt.

„Als uns die automatische Ibas-Software auf dieses Ereignis aufmerksam machte, war uns sofort klar, dass es sich um etwas Besonderes handelte.“ Es wird seit langem vermutet, dass es sich um einige der kurzlebigen Gammastrahlenausbrüche (Grbs, helle Gammastrahlenausbrüche, die täglich einmal aus unvorhersehbaren Richtungen am Himmel beobachtet werden) handeln könnte riesige Fackel von Magnetaren in nahegelegenen Galaxien stammen, aber das konnte noch nicht eindeutig nachgewiesen werden“, erklärt er Sandro Mereghetti, Erstautor des Artikels und Forscher am INAF in Mailand. „Riesige Flares sind die extremste Erscheinungsform von Magnetaren, was die emittierte Energie und die Geschwindigkeit angeht, aber was sie erzeugt, ist noch nicht genau bekannt.“ Der vom Team um Inaf entdeckte (Grb 231115A) ist der erste riesige Fackel erzeugt von einem Magnetar in einer Galaxie, die nicht zur Lokalen Gruppe gehört.

„Es handelt sich um äußerst seltene Ereignisse, sodass in 50 Jahren nur drei beobachtet wurden: zwei in unserer Galaxie und eines in der Großen Magellanschen Wolke.“ „Wenn wir sie wie im vorliegenden Fall auch in weiter entfernten Galaxien entdecken können, können wir eine größere Anzahl von ihnen und unter günstigeren Bedingungen untersuchen“, betont Mereghetti. «Frühere Fälle von „Kandidaten“ riesige Fackel Außerhalb der Lokalen Gruppe wurden sie nicht in Echtzeit identifiziert und die Unsicherheiten über ihre Position machen auch Assoziationen mit nahegelegenen Galaxien unsicher.“

„Integral ist ein langlebiges Weltraumteleskop und liefert auch 22 Jahre nach dem Start weiterhin überraschende Beiträge“, erinnert er sich Elisabetta Cavazzuti, Asi-Manager des Integral-Programms. „Das wissenschaftliche Team hat die Nutzung der gesamten Satellitenausrüstung zunehmend verbessert und eine Software entwickelt, die jede einzelne vom Teleskop übertragene Information auf völlig neue Weise nutzt.“ Diese Art der Beobachtung und Nutzung von Instrumenten aus einer immer innovativeren Perspektive ermöglicht es uns, wichtige Ergebnisse zu erzielen und zu bestätigen, dass das Universum eine unerschöpfliche Quelle für Entdeckungen ist.“

Die Entdeckung des Phänomens mit Integral löste dann eine Reihe schneller Beobachtungen bei anderen Wellenlängen (optisch, Röntgen, Radio) aus, die es uns ermöglichten, seine Natur festzustellen. Tatsächlich präsentieren die Forscher in dem Artikel auch Daten, die sie vom Observatoire de Haute-Provence angefordert hatten: „Wenn es sich um einen Gammastrahlenausbruch gehandelt hätte, der durch die Kollision zweier Neutronensterne verursacht wurde, hätte die Kollision Gravitationswellen erzeugt und eine …“ intensives Nachleuchten in Röntgenstrahlen und sichtbarem Licht. Die Xmm-Newton-Beobachtungen zeigten nur heißes Gas und Sterne in der Galaxie.

Der Artikel veröffentlicht am Natur Damit bestätigt es eine seit mehreren Jahren vermutete Hypothese. „Es ist auch kein Zufall, dass dieser riesige Flare von einer der Galaxien stammt, die mit hoher Geschwindigkeit neue massereiche Sterne bilden.“ Tatsächlich erwarten wir in diesen Regionen die meisten Neutronensterne und damit Magnetare“, fügt er hinzu Ruben SalvaterraInaf-Forscher aus Mailand und Co-Autor des Artikels.

Selbst mit kleinen Teleskopen beobachtbar, ist M82 eine Galaxie Sternenexplosion (in dem der Sternentstehungsprozess außergewöhnlich hoch ist) in einer Balkenspirale, die sich etwa 12 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbildes Ursa Major befindet. Die Gravitationswechselwirkung mit anderen nahegelegenen Galaxien, insbesondere M81, hat ihre Sternentstehungsrate dramatisch beschleunigt, die mindestens zehnmal höher ist als die der Milchstraße.

«Nach dieser Entdeckung wird die M82-Galaxie zu einer „speziellen Überwachungsgalaxie“, von der wir in den kommenden Jahren weitere ähnliche Ereignisse erwarten können“, schließt Mereghetti.

Mehr wissen:

• Weiter lesen Natur der Artikel „A magnetar Giant Flare in the Nearly Starburst Galaxy M82“ von Sandro Mereghetti, Michela Rigoselli, Ruben Salvaterra, Dominik P. Pacholski, James C. Rodi, Diego Gotz, Edoardo Arrigoni, Paolo D’Avanzo, Christophe Adami, Angela Bazzano, Enrico Bozzo, Riccardo Brivio, Sergio Campana, Enrico Cappellaro, Jerome Chenevez, Fiore De Luise, Lorenzo Ducci, Paolo Esposito, Carlo Ferrigno, Matteo Ferro, Gian Luca Israel, Emeric Le Floc’h, Antonio Martin-Carrillo, Francesca Onori , Nanda Rea, Andrea Reguitti, Volodymyr Savchenko, Damya Souami, Leonardo Tartaglia, William Thuillot, Andrea Tiengo, Lina Tomasella, Martin Topinka, Damien Turpin und Pietro Ubertini