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Vier Jahre nachdem ein Stern sein gewaltsames Ende fand, wird das Nachspiel immer lauter. AT2018hyz — ein Tidal-Disruption-Ereignis (TDE), das zuerst im sichtbaren Licht beobachtet wurde — befindet sich in einem seltenen, lang anhaltenden Crescendo im Radiobereich, das Astronomen weiterhin Rätsel aufgibt. Die Quelle verblasst nicht einfach im kosmischen Hintergrund; sie wird heller — und zwar schnell.
Wie ein gewöhnlicher Transient außergewöhnlich wurde
Als ASASSN (All Sky Automated Survey for SuperNovae) AT2018hyz im Jahr 2018 meldete, sah es zunächst aus wie eines der vielen Gezeitenstörung-Ereignisse — ein zum Scheitern verurteilter Stern, der durch die Gezeitenkräfte eines supermassereichen Schwarzen Lochs auseinandergerissen wird. Solche Ereignisse produzieren typischerweise einen kurzen Ausbruch in optischem und ultraviolettem Licht, wenn Sterntrümmer Bahnbewegungen ausführen und akkretieren. AT2018hyz weigerte sich jedoch, sich wie die Lehrbuchbeispiele zu verhalten.
Radiostrahlung von AT2018hyz erschien nicht sofort. Sie wurde erstmals in Radiowellenlängen ungefähr 972 Tage nach dem ersten optischen Ausbruch registriert und stieg seitdem weiter an. Neue Beobachtungen, die etwa 1.370 bis 2.160 Tage nach der Disruption reichen, melden eine anhaltende Aufhellung in mehreren Radiobändern. Einfach ausgedrückt: Das System wird seit Jahren stetig lauter.
Diese Panels veranschaulichen die Lichtkurve von AT2018hyz. Das linke Panel zeigt seine Radioemissionen (y-Achse) über die Zeit (x-Achse) bei mehreren Radiofrequenzen. Das rechte Panel vergleicht AT2018hyz mit anderen TDEs.
Was die Daten zeigen (und was das bedeuten könnte)
Yvette Cendes und Kollegen beschreiben in The Astrophysical Journal fortgesetzte Radiobeobachtungen, die einen bemerkenswerten, anhaltenden Anstieg der Radioleuchtkraft offenbaren. Die Quelle ist jetzt etwa 50-mal heller als bei der ersten Radiodetektion. Dieser Anstieg ist nicht subtil; er stellt die einfachsten Modelle in Frage, in denen ein Ausstrom im Moment der Disruption gestartet wird und dann abschwächt.
Momentan konkurrieren zwei physikalische Modelle, um die Radioaufhellung zu erklären. Das erste ist ein verzögerter sphärischer Ausstrom — im Grunde genommen eine massive Materiewolke, die lange nach dem Zerreißen des Sterns ausgestoßen wurde. In diesem Szenario wurde der Ausstrom etwa 620 Tage nach dem ersten optischen Flare ausgelöst, was bedeuten würde, dass der Motor, der ihn antreibt, lange nach der eigentlichen Disruption ansprang. Die gemessene Ausdehnung und der sich ändernde Radius in den Radiodaten sind mit einem solchen verzögerten, annähernd sphärischen Ausbruch vereinbar.
Die zweite Möglichkeit ist cineastischer: ein relativistischer Jet, der nicht auf die Erde gerichtet ist (off-axis). Jets, die fast auf uns zeigen, erscheinen früh hell wegen relativistischer Beaming-Effekte; Jets, die wegzeigen, sind zunächst abgeschwächt und werden erst sichtbar, wenn sie langsamer werden und sich aufweiten. Wenn ein leistungsstarker Jet gestartet wurde, aber von der Erde weggerichtet war, würde seine Radiosignatur scharf ansteigen, sobald er deceliert und in unsere Sichtachse hineinreicht.
Beide Modelle implizieren ein bemerkenswertes Energiebudget. Die Schätzungen des Teams setzen die Energie des radioemittierenden Ausstroms in eine ähnliche Größenordnung wie die eines Gamma-Ray Bursts (GRB) — also eine der energiereichsten Explosionen im Universum. Um eine anschauliche Analogie zu geben, verglichen die Autorinnen die Freisetzung mit der fiktiven "Death Star": Ihre Zahlen deuten darauf hin, dass die Radioleistung des Schwarzen Lochs die einer voll funktionsfähigen Death Star um mindestens eine Billion übersteigt und möglicherweise bis zu hundert Billionen Mal größer ist. Solche Vergleiche sind spielerisch, betonen aber einen ernsten Punkt: Es handelt sich um ein ungewöhnlich energiereiches TDE.
Warum das für die Schwarzen-Loch-Forschung wichtig ist
Verzögerte Radioemission ist nicht unbekannt. Eine kleine Anzahl von TDEs zeigte bereits vorher eine spätzeitige Radioaufhellung, doch AT2018hyz sticht sowohl durch seine hohe Leuchtkraft als auch durch die lange Dauer des Anstiegs hervor. Wenn dieses Verhalten häufiger auftritt, aber einfach übersehen wird, könnten Beobachtungsprogramme, die die Nachverfolgung nach Monaten einstellen, eine ganze Klasse verzögerter Ausströme oder fehlorientierter Jets übersehen. Tiefe, langfristige Radiobeobachtungen sind in der Lage, physikalische Prozesse in der Akkretionsscheibe und der zirkumnuklearen Umgebung zu öffnen, die zu frühen Zeiten verborgen bleiben.
Vorhersagen basierend auf den neuen Messreihen deuten darauf hin, dass die Radio-Lichtkurve voraussichtlich bis etwa 2027 weiter ansteigen wird, bevor sie ihren Höhepunkt erreicht. Das verschafft Beobachtern ein enges Zeitfenster, um mehrfrequente Daten zu sammeln, die zwischen einem verzögerten sphärischen Auswurf und einem off-axis relativistischen Jet unterscheiden können. Jede Lösung hat unterschiedliche Implikationen: Ein verzögerter Ausstrom spricht für episodische Motoraktivität und komplexe Akkretionsphysik; ein off-axis Jet würde darauf hindeuten, dass relativistische Jets von TDEs häufiger sind als angenommen, aber oft durch Geometrie verborgen bleiben.
Expertenkommentar
„Dies ist ein Lehrbeispiel dafür, warum geduldige Beobachtung wichtig ist“, sagt Dr. Mira Halvorsen, eine Astrophysikerin, die sich auf hochenergetische Transienten spezialisiert hat. „Wenn man annimmt, dass ein Transient schnell ausklingt, erwischt man diese spätzeitigen Phänomene selten. AT2018hyz zeigt uns, dass der Motor Monate bis Jahre nach der Sternzerstörung neu starten oder sein Verhalten ändern kann. Das zwingt Theoretiker dazu, neu zu denken, wann und wie Jets oder Ausströmungen in TDEs gestartet werden.“
Cendes selbst betonte die Seltenheit: „Das ist wirklich ungewöhnlich“, sagte sie in einer Pressemitteilung. „Ich würde schwer einen Vergleich finden, der über einen so langen Zeitraum ähnlich ansteigt.“ Die Aussage fängt sowohl die Überraschung als auch die Chance ein: Ungewöhnliche Ereignisse treiben neue Anträge auf Teleskopzeit, und AT2018hyz liefert Astronomen einen überzeugenden Grund, mehr langfristige Radio-Follow-ups zu beantragen.
Über das unmittelbare Rätsel hinaus wirft AT2018hyz eine breitere beobachtende Frage auf: Wie viele andere TDEs verbergen spätzeitige, starke Radioemissionen einfach deshalb, weil nicht lange genug hingeschaut wurde? Teleskopzeit ist hart umkämpft, und ohne auffällige frühe Radiosignaturen werden viele Transienten aus den Follow-up-Listen gestrichen. Das Team hofft, dass das Ergebnis die Prioritäten verschiebt: Ein einziger, gut untersuchter Ausreißer kann Suchstrategien umgestalten und ganze Populationen offenlegen, die bisher unterschätzt wurden.
Vorerst laufen die Beobachtungen über verschiedene Radiofrequenzen weiter. Die kommenden Jahre werden entscheidend sein: Anhaltendes Aufhellen, ein Umschlag, spektrale Entwicklung und Expansionsraten werden helfen, zwischen verzögertem Ausstrom und off-axis Jet zu unterscheiden. Was auch immer die Antwort ist — AT2018hyz hat Astronomen bereits dazu gebracht, anzuerkennen, dass manche kosmischen Katastrophen sich Zeit lassen, um ihre volle Kraft zu zeigen.
Quelle: sciencealert
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