Seite 2: Erklärungsversuche für das Unerklärliche

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Zunächst einmal stellen sie fest, dass alle diese Effekte einzeln betrachtet schon ungewöhnlich sind. Dass sie dazu auch noch zusammen bei ein und derselben Galaxie im gleichen Zeitraum auftreten, mache es mehr als wahrscheinlich, dass sie alle irgendwie zusammenhängen.

Dass sich das Helligkeitszentrum der Galaxie verschoben hat, muss nicht bedeuten, dass sich etwas von einem Ort zum anderen bewegt hat. Vielmehr könnten einfach einige der Blauen Riesen, die in der Hubble-Aufnahme zu sehen sind, veränderlich sein und abwechselnd aufgeleuchtet sein. Das könnte auch die veränderte Morphologie erklären, allerdings nicht die transiente Quelle im Norden der Galaxie. Dort befindet sich kein Blauer Riese.

Ein zentrales massereiches Schwarzes Loch oder frühere Supernovae könnten Staub aus dem Zentrum in Richtung der transienten Quelle wie auch des Helligkeitszentrums etwas abseits des geometrischen Zentrums und möglicherweise im Vordergrund desselben geblasen haben, der im späteren Bild den Transienten komplett und das Helligkeitszentrum teilweise verdeckt hat, schreiben Filho und Sánchez Almeida. Aber selbst die schnellsten Jets, die von Schwarzen Löchern mit 10.000 km/s ausgestoßen werden, könnten in 40 Jahren nur 1,3 Lichtjahre überwinden; von Supernova-Stoßwellen angetriebener interstellarer Staub ist mit 100 km/s noch langsamer. Der Abstand vom Zentrum zur transienten Quelle ist mit rund 1000 Lichtjahren viel zu groß, als dass ausgestoßener Staub für die Verfinsterung der transienten Quelle und die Verschiebung des Helligkeitszentrums als gemeinsame Ursache infrage käme, meinen die Autoren.

Vielleicht ist die transiente Quelle ein offener Sternhaufen, dessen Helligkeit abgenommen hat. Ein solcher Sternhaufen könnte bei der gemessenen Helligkeit von 21. Größenklasse 10 bis 25 heiße, blaue Sterne der Spektralklassen O und B enthalten. Allerdings überdauern auch solche kurzlebigen Sterne immerhin 3 bis 6 Millionen Jahre und verschwinden nicht simultan in ein paar Jahrzehnten. Außerdem befindet sich kein Sternentstehungsgebiet am Ort des Transienten, aus dem die Sterne entstanden sein könnten – ein solches würde sich durch von den Sternen zum Leuchten angeregtes H-II-Gas verraten.

Fotobomber und Mikroquasar

Die transiente Quelle könnte möglicherweise ein Vordergrundobjekt im Sonnensystem sein, das die erste Aufnahme gefotobombt hat. Ein Asteroid in beispielsweise 1 AE Entfernung von der Erde müsste je nach Albedo (Reflexionsvermögen) rund 150-350 m groß sein, um mit 21. Größenklasse zu leuchten. Ein solches könnte sich bei einer Umlaufzeit von 3 bis 6 Jahren um die Sonne langsam genug bewegt haben, um keine lange Strichspur auf der Aufnahme hinterlassen zu haben [Anmerkung des Autors: tatsächlich würde hier die Bewegung der Erde die größere Rolle spielen; ich hätte eher ein größeres Objekt im Kuiper-Gürtel jenseits der Neptunbahn mit 40 AE Entfernung in Betracht gezogen]. Allerdings sind Asteroiden, und das trifft vor allem auf solche im Kuiper-Gürtel zu, eher rötlich, während die transiente Quelle auf dem blauen Bild viel heller als auf dem roten erscheint. Die Verschiebung des Helligkeitszentrums oder die Veränderung der Morphologie würde so ein Objekt auch nicht erklären.

Wie wär’s mit einem Mini-Quasar? Schwarze Löcher, oder vielmehr die sie manchmal umgebenden Akkretionsscheiben, zählen zu effizientesten Energieerzeugern im Universum und übertreffen Sterne bei weitem. Nicht umsonst sind Quasare – die superhellen Zentren junger Galaxien, in denen supermassereiche Schwarze Löcher Unmengen des in die Galaxie stürzenden Gases zur Kollision und zum Leuchten bringen – die hellsten Objekte im Universum. Neben Licht strahlen sie durch die hohe Temperatur des Gases Röntgenstrahlung aus. Röntgendoppelsterne, bei denen es sich um Schwarze Löcher handelt, die von einem Begleitstern Materie abziehen, werden auch als "Mikroquasare" bezeichnet; sie waren die ersten Nachweise für Schwarze Löcher. Mikroquassare leuchten nicht immer konstant, sondern können durch Instabilitäten in der Gasscheibe oder im Materiezufluss ihres vampirisierten Sternenpartners kurzzeitig hell aufleuchten.

Alternativ käme ein Schwarzes Loch mittlerer Masse, also eines zwischen den stellaren und supermassereichen, infrage, in welches Gas von außen einfällt oder das gerade einen eng vorbei fliegenden Stern zerrissen hat und ihn nun häppchenweise je Umlauf verschlingt. Um die Leuchtkraft der transienten Quelle zu erzeugen, würde ein Schwarzes Loch von 50 Sonnenmassen mit einem Materieeinfall von einer Zehnmillionstel Sonnenmasse pro Jahr reichen. Gerade die Variante eines Röntgendoppelsterns wäre im Einklang damit, dass der Transient nicht in einem Sternentstehungsgebiet liegt und nicht im Zentrum der Galaxie. Allerdings erklärt sie nicht die Verschiebung des Helligkeitszentrums und die Autoren meinen, die Wahrscheinlichkeit, das POSS-I-Bild habe das Objekt ausgerechnet in einem Ausbruch erwischt, sei sehr klein.

Die kataklysmischen Vier

Eine nahe liegende Alternative für die transiente Quelle wäre ein Kataklysmus in Form einer Supernova oder Hypernova. Hypernovae sind Explosionen extrem massereicher Sterne, wie sie vor allem in metallarmen Galaxien entstehen – die eingangs genannten Population-III-Sterne. Das würde gut zu der metallarmen Galaxie passen. Supernovae gibt es in mehreren Varianten: bei einer Kernkollaps-Supernova (auch Typ II genannt) kollabiert am Ende des kurzen Lebens eines massereichen Sterns beim Versiegen des stützenden Strahlungsdrucks aus der Fusion sein Kern, meist zu einem Neutronenstern, und der Rest des Sterns explodiert.

Supernovae vom Typ Ib und Ic sind Varianten des Typs II ohne Wasserstoff- bzw. Heliumlinien. Hier hat ein noch massereicherer Stern vor dem Kernkollaps seine Wasserstoffhülle (Ib) beziehungsweise auch noch sein Helium (Ic) weggeblasen. Supernovae vom Typ Ia sind ebenfalls frei von Wasserstofflinien und gehen auf Weiße Zwerge zurück, die durch Massentransfer von einem Begleitstern beim Überschreiten der Chandrasekhar-Massengrenze von 1,4 Sonnenmassen kollabieren und dabei ohne Sternenrest explodieren. Hier sind also im Gegensatz zu den Kernkollaps-Supernova-Varianten sehr alte Sterne die Ursache.

Hypernovae und Typ-II- und -Ib/c-Supernovae würde man eher in einem Sternentstehungsgebiet erwarten, aus dem sich die Vorläufersterne innerhalb ihres kurzen Lebens nicht entfernen können, das bei der transienten Quelle aber nicht vorhanden ist. Ia-Supernovae können potenziell überall auftreten. Alle genannten Typen wären anfangs mehrtausendfach heller als der Transient, allerdings nimmt ihre Helligkeit nach der Explosion über Wochen bis Monate allmählich ab. Das Hubble-Teleskop hätte auf seiner Aufnahme dann aber an dieser Stelle einen Supernovaüberrest finden sollen, eine Explosionswolke, die tausende Jahre überdauert.

Es gibt noch einen weiteren, erst 2005 beschriebenen Supernova-Typen, die kalziumreiche Supernova, die weniger hell ist, nur wenig Masse ausstößt, sehr viel Kalzium und kaum Wasserstoff im Spektrum zeigt. Man weiß bis heute nicht, was ihre Ursache ist, aber das Spektrum spricht dafür, dass auch hier ein Weißer Zwerg mit im Spiel ist. Sei es einer, der überschwer war und nur durch seine Rotation den Kollaps zunächst hinauszögern konnte, der dann schließlich doch zuschlägt, oder ein Weißer Zwerg, auf dem aufgefangenes Helium zündet, oder einer, der von einem Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern zerrissen wird – keines der Modelle kann diese Art von Supernova jedoch bisher widerspruchsfrei erklären. Weil hier nur wenig Masse ausgestoßen wird, könnte dieser Supernovatyp das Fehlen des Supernovaüberrests erklären und wäre kompatibel mit einem Transienten außerhalb eines Sternentstehungsgebiets. Die Verschiebung des Helligkeitszentrums oder die Formveränderung der Galaxie erklärt sie allerdings nicht.

Ein weiterer möglicher Kataklysmus als Erklärung für den Transienten könnte eine Sternverschmelzung der Komponenten eines Doppelsternsystems sein. Solche Ereignisse lägen in ihrem Helligkeitsmaximum etwa bei der für den Transienten beobachteten Helligkeit und wären kompatibel mit einer Region außerhalb des Zentrums und abseits von Sternentstehungsgebieten. Die Autoren schreiben, dass eine allmähliche Helligkeitsabnahme um den Faktor 100 über 40 Jahre möglicherweise eine scheinbare Formveränderung und Verschiebung des Helligkeitszentrums bewirkt haben könnte, was ich anhand der Arbeit zunächst nicht nachvollziehen konnte.

Auf Nachfrage erklärten sie mir, dass ein Reflex oder das von einer schlechten Optik generierte Beugungsbild der transienten Quelle die Galaxie überlagert haben und zu der Formveränderung geführt haben könnten, die mit dem Verblassen des Transienten dann wieder verschwunden sei. Sehr überzeugend fanden sie das Argument selbst nicht, wie Professor Sánchez Almeida berichtete; zumal es für alle vorgenannten Ursachen des Transienten gleichermaßen zutreffen müsste. Die Helligkeitszunahme des Zentrums im POSS-II-Bild kann ein Reflex auf der früheren Aufnahme jedenfalls definitiv nicht erklären.

Eine Nova ist weitaus lichtschwächer als eine Supernova und ein völlig anderer Prozess – ein kataklysmischer Veränderlicher, bei dem Materie von einem zum Riesen angeschwollenen Begleitstern auf einen Weißen Zwerg überfließt und dort nach einer gewissen Akkumulierungszeit thermonuklear zündet, wenn der Gewichtsdruck des Gases unter der halbmillionenfachen Erdschwerkraft auf dem Weißen Zwerg groß genug geworden ist. Im Gegensatz zur Typ-Ia-Supernova wird dabei jedoch nicht die Chandrasekhar-Masse überschritten und der Stern explodiert nicht, sondern es brennt nur der frisch angehäufte Wasserstoff ab. Novae können sich daher wiederholen, meist in einem Rhythmus von Jahrhunderten, seltener in Jahrzehnten (und dann weniger hell). Eine Nova ist ähnlich hell wie eine Sternverschmelzung. Nahe des Maximums könnte sie den Transienten erklären und laut Autoren ebenso die Verschiebung des Helligkeitszentrums und die Morphologieveränderung, aus den gleichen Gründen wie bei der Sternverschmelzung, und aus ebenjenen Gründen die Helligkeitszunahme dementsprechend nicht.

Als vierte kataklysmische Quelle käme ein LBV (engl. Luminous Blue Variable, "Leuchtkräftiger Blauer Veränderlicher") infrage. Bei diesen Sternen handelt es sich um eine späte Entwicklungsphase der massivsten Sterne (20 bis 100 Sonnenmassen), die über eine kurze (hunderttausende Jahre) Periode veränderlich werden. Während dieser Phase kommt es bei den heißen Blauen Überriesen, die mehrere Millionen Sonnenleuchtkräfte erreichen können, wiederholt zu Eruptionen, bei denen der Stern Materie ausstößt und dabei enorm an Helligkeit zulegt. Zwischen den Eruptionen bleibt er jahrzehntelang still.

Eta Carinae ist der bekannteste Vertreter dieser Sternkategorie und neben Beteigeuze der heißeste Kandidat für die nächste Supernova in der Milchstraße. Der Stern hat zurzeit 4,8 Größenklassen, etwa so hell wie der kleine Stern Alkor, der direkt neben dem mittleren Deichselstern Mizar im Großen Wagen steht. Ende der 1830er Jahre hatte der von Europa aus nicht sichtbare, da zu weit südlich stehende Stern jedoch die Helligkeit von Rigel im Orion erreicht, mit 1. Größenklasse einer der hellsten Sterne am Himmel, um dann 1845 mit -1,0 Größenklassen beinahe die Helligkeit von Sirius (-1,4), dem hellsten Fixstern am irdischen Himmel überhaupt, zu erreichen – Sirius ist dabei nur 8,6 Lichtjahre entfernt, Eta Carinae hingegen 7500 Lichtjahre! Seitdem nahm die Helligkeit des Sterns immer wieder erratisch zu oder ab, woran auch das ausgestoßene Gas seinen Anteil hat, das ihn zeitweise verfinstert. Es ist auf Aufnahmen des Sterns als bipolarer (sanduhrförmiger) Nebel, genannt Homunkulus-Nebel, um den Stern herum zu sehen.

Es gibt die Theorie, dass LBVs auch aus Sternverschmelzungen massiver Sterne hervor gehen können (Blue Stragglers, Blaue Nachzügler) – in diesem Fall wären sie nicht notwendigerweise aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer auf Sternentstehungsgebiete beschränkt. Insofern könnte ein LBV im Ausbruch die transiente Quelle in der Leoncino-Galaxie erklären. Möglicherweise auch die Veränderung des Helligkeitszentrums und der Morphologie, siehe oben.