Die mysteriöse Cygnus-Blase könnte auf einen Mikroquasar zurückzuführen sein, schlagen Astronomen vor

Astronomen haben vorgeschlagen, dass die mysteriöse Cygnus-Blase, eine riesige Wolke von ultrahochenergetischen Gammastrahlen, die sich über Tausende von Lichtjahren erstreckt, eher von einem entfernten Mikroquasar als von der zuvor angenommenen Sternentstehungsregion Cygnus X stammt. Die Ergebnisse, die am 21. Juli in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden, stellen bestehende Theorien über die Ursprünge der energiereichsten kosmischen Strahlen in der Milchstraße in Frage. Die Cygnus-Blase wird seit langem mit der Sternentstehungsregion Cygnus X in Verbindung gebracht, die sich etwa 4.600 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.

Eine neue Studie unter der Leitung von Zhaodong Shi von der Universität für Wissenschaft und Technologie in China schlägt jedoch vor, dass die intensiven Gammastrahlenemissionen der Struktur stattdessen von Cygnus X-3 stammen könnten, einem Mikrokwasar, der sich etwa 31.600 Lichtjahre entfernt befindet.

Jüngste Beobachtungen des LHAASO-Experiments bestätigten, dass dieser Mikroquasar als "Super-PeVatron" fungiert, der in der Lage ist, Teilchen auf Energien von über 30 Petaelektronenvolt (PeV) zu beschleunigen, ein Energieniveau, das weit über das hinausgeht, was typischerweise in anderen galaktischen Quellen beobachtet wird. Diese Entdeckung stärkt das Argument, dass Cygnus X-3 für die Cygnus-Blase verantwortlich sein könnte. Um diese Hypothese zu untersuchen, entwickelte das Forschungsteam ein Computationsmodell, das das Verhalten von hochenergetischen Protonen simuliert, die von Cygnus X-3 über längere Zeit emittiert werden. Gemäß der Simulation breiten sich diese Teilchen allmählich durch interstellares Gas aus, kollidieren mit Atomen und emittieren nachweisbare Gammastrahlen.

Durch die Anpassung der Parameter an realistische physikalische Bedingungen reproduzierte das Modell die Gesamtleuchtkraft der Cygnus-Blase und die allmähliche Dämpfung ihres Glanzes, während sie sich von dem zentralen Punkt nach außen erstreckt. Die Studie legt nahe, dass Cygnus X-3 nur 1% bis 3% seiner verfügbaren Energie in die Teilchenbeschleunigung kanalisieren muss, eine relativ bescheidene Anforderung, die mit etablierten theoretischen Modellen übereinstimmt. Darüber hinaus entspricht die vorhergesagte Geschwindigkeit, mit der diese Teilchen sich dispergieren, unabhängig abgeleiteten Erwartungen, was die Plausibilität des Szenarios weiter unterstützt.

Diese mögliche Verbindung zwischen Cygnus X-3 und der Cygnus-Blase bietet Astronomen eine seltene Gelegenheit, sowohl die Quelle der hochenergetischen Emissionen als auch den daraus resultierenden Strahlungs-Halo gleichzeitig zu beobachten. Diese doppelte Sichtbarkeit bietet wertvolle Einblicke in die Mechanismen der Beschleunigung und Ausbreitung kosmischer Strahlen. Dennoch reichen die derzeitigen Beobachtungswerkzeuge nicht aus, um die Beiträge von Cygnus X-3 definitiv von denen des nahe gelegenen Sternhaufens in der Cygnus-X-Region zu unterscheiden. Zukünftige Fortschritte in der Teleskoptechnologie, wie das Cherenkov Telescope Array, ASTRI und das vorgeschlagene Large Array of Cherenkov Telescopes, sollen eine größere Auflösungskraft bieten.

Diese Instrumente werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, den genauen Ursprung der Emissionen der Cygnus-Blase genauer zu identifizieren und die Rolle von Cygnus X-3 als Hauptquelle möglicherweise zu bestätigen oder zu widerlegen. Bis dahin wird die Debatte über die Natur und den Ursprung der Cygnus-Blase fortgesetzt, angetrieben von den laufenden Bemühungen, die Geheimnisse der energetischsten Phänomene des Universums zu enträtseln.