Astro-Bild der Woche: Eine ultrahelle Röntgenquelle in der Galaxie M83

Das nebenstehende Bild zeigt einen Ausschnitt der Galaxie Messier 83 (M83), einer rund 15 Millionen Lichtjahre entfernten Spiralgalaxie im Sternbild Hydra (Wasserschlange). Sie ähnelt dem Aussehen nach unserer eigenen Milchstraße, jedoch haben Astronomen in M83 etwas beobachtet, das sie in unserer Heimatgalaxie noch nicht entdecken konnten: eine ULX. Die Abkürzung steht für den Begriff „UltraLuminous X-ray source“, was auf Deutsch soviel wie „ultrahelle Röntgenquelle“ bedeutet.

So werden Quellen von energiereicher Röntgenstrahlung bezeichnet, die zwar nicht so hell sind wie ein aktiver galaktischer Kern, allerdings über einen langen Zeitraum wesentlich heller strahlen, als es durch irgendeinen bekannten stellaren Prozess möglich wäre. Die Aufnahme basiert auf optischen Daten des Weltraumteleskops Hubble (hier in gelben und blauen Farbtönen dargestellt) und auf Daten, die das Weltraumteleskop Chandra im Röntgenspektrum gesammelt hat (pink). Die ULX ist der auffällige pinkfarbene Fleck in der unteren Bildmitte. Die Helligkeit der ULX im Röntgenspektrum steigerte sich im Verlauf mehrerer Jahre auf das 3.000-fache ihres ursprünglichen Werts.

Während des Ausbruchs konnten die Astronomen außerdem eine helle Quelle im blauen Licht-spektrum registrieren, die vor dem Röntgen-ausbruch noch nicht erkennbar war. Daher geht man momentan von dem folgenden Szenario aus: Es handelt sich bei der ULX um ein Binärsystem aus einem Schwarzen Loch und einem roten Riesenstern. Das Schwarze Loch zieht Materie von dem roten Riesenstern ab, die sich in einer Akkretionsscheibe um das Schwarze Loch herum sammelt. Das plötzliche Aufleuchten der Scheibe aufgrund eines intensiveren Akkretionsprozesses könnte das Erscheinen der Lichtquelle im blauen Lichtspektrum erklären. Für die Masse des Schwarzen Lochs kommen Werte zwischen 40 und 100 Sonnenmassen in Frage. Es sind auch kleinere Werte um 15 Sonnenmassen möglich – allerdings nur dann, wenn die ULX wesentlich mehr Röntgenstrahlung produziert, als von den gängigen Modellen zur Beschreibung der Akkretionsprozesse von Schwarzen Löchern vorhergesagt wird.

Anderen Forschungsarbeiten zufolge entstand dieses Schwarze Loch aus einem Stern, der überraschend reich an Metallen war; damit sind in diesem Fall alle Elemente gemeint, die schwerer als Helium sind. Das ist insofern von Bedeutung, als dass die Metallizität von Sternen großen Einfluss auf ihre spätere Entwicklung hat. Eine hohe Metallizität hat zur Folge, dass der Stern große Mengen seiner Materie verliert und in den Weltraum abstößt, bevor er an seinem Lebensende kollabiert. Das bedeutet wiederum, dass das aus dem Kollaps hervorgehende Schwarze Loch viel weniger Masse besitzt. Nachfolgende Studien werden versuchen, den genauen Ursprung dieser ULX herauszufinden. Fazit: Ein schönes Astro-Bild der Woche, das den Profis noch ein bisschen Kopfzerbrechen bereiten wird.

Erklärungen zu der ultrahellen Röntgenquelle (ULX) in der Galaxie M83. (NASA / CXC / A. Hobart)

Anmerkung der Redaktion
Die anderen drei Vorschläge für das Astro-Bild der Woche waren:
Bild 1: SOHO-Aufnahme eines koronalen Massenauswurfs
Bild 3: Die elliptische Riesengalaxie NGC 4649
Bild 4: Eine Gesteinsbohrung auf dem Mars

(THK)