Eine neue Studie der Nasa erklärt, wie ein kosmisches Objekt die physikalische Helligkeitsgrenze sprengen könnte. Dafür wurde eine sogenannte ultrahelle Röntgenquelle („ultra-luminous X-ray source“ oder ULX) untersucht.

Es war bereits bekannt, dass diese ULX zumindest heller erscheinen, als wir es für physikalisch möglich halten, bisher haben Wissenschaftler das allerdings für eine optische Täuschung gehalten.

Die Studie der Nasa zeigt nun anhand eines Beispiels, dass die untersuchte ULX namens M82 X-2 tatsächlich das uns bekannte Limit für Helligkeit, das sogenannte Eddington-Limit, übersteigen könnte.

Wie das Eddington-Limit funktioniert, beschreibt die Nasa in einem begleitenden Blogartikel zur neu veröffentlichten Studie:

„Lichtteilchen, Photonen genannt, üben einen kleinen Stoß auf Objekte aus, denen sie begegnen. Wenn ein kosmisches Objekt wie ein ULX genug Licht pro Quadratfuß emittiert, kann der nach außen gerichtete Photonenschub den nach innen gerichteten Zug der Schwerkraft des Objekts überwältigen. Wenn dies geschieht, hat ein Objekt die Eddington-Grenze erreicht, und das Licht von dem Objekt wird theoretisch jedes Gas oder anderes Material, das darauf fällt, wegstoßen.“

Je mehr Masse in ein ULX hineingezogen wird, desto heller wird es also. Das untersuchte ULX hat laut des Eddington-Limits allerdings nicht genügend Masse, um so hell zu sein, wie es ist. Es ist mehr als 100 Mal heller, als es laut dieser physikalischen Regel sein sollte.

Bisher sind Forscher davon ausgegangen, dass starke Winde eine Art Kegel um die Lichtquelle bilden und so einen großen Teil der Lichtemissionen in eine Richtung lenken. Sind diese Emissionen dann auf die Erde gerichtet, könnte es so aussehen, als wenn die Lichtquelle mehr Licht ausstrahlt, als das Eddington-Limit erlaubt, dies aber nicht wirklich macht.

Die neue Studie stellt allerdings eine andere Hypothese auf. Demnach könnten sehr starke Magnetfelder die sonst kugelförmigen Atome in längliche Atome verformen. Dadurch können die Photonen diese länglichen Atome nicht mehr so einfach wegstoßen, was eine höhere maximale Helligkeit erlaubt.

Ob das tatsächlich möglich ist, können die Forscher allerdings nicht beweisen, da wir so starke Magnetfelder mit unserer momentanen Technologie nicht in einem Labor simulieren oder erzeugen können.

„Das ist das Schöne an der Astronomie. Durch die Beobachtung des Himmels erweitern wir unsere Fähigkeit, zu untersuchen, wie das Universum funktioniert. Andererseits können wir keine Experimente durchführen, um schnelle Antworten zu erhalten; wir müssen darauf warten, dass das Universum uns seine Geheimnisse zeigt“, sagt Matteo Bachetti, Hauptautor der Studie, abschließend.