Astronomen haben zum ersten Mal beobachtet, wie ein massereicher Stern ohne eine Supernova-Explosion direkt in ein Schwarzes Loch kollabiert – ein theoretisches Ergebnis, das früher als relativ häufig galt, aber selten beobachtet wurde. Die in der Andromedagalaxie (M31) gemachte Entdeckung stellt das herkömmliche Verständnis des Sternentodes in Frage und legt nahe, dass viele solcher Ereignisse möglicherweise unbemerkt bleiben.
Das unerwartete Verschwinden
Im Jahr 2014 entdeckte der Near-Earth Object Wide-Field Infrarot Survey Explorer (NEOWISE) der NASA einen Überriesenstern, der jetzt als M31-2014-DS1 bezeichnet wird und im Infrarotlicht heller wird. Jahre später untersuchte ein Team unter der Leitung von Kishalay De von der Columbia University die archivierten NEOWISE-Daten erneut und stellte fest, dass der Stern nicht nur verblasst war, sondern verschwunden war. Innerhalb von zwei Jahren nahm die Helligkeit des Sterns im mittleren Infrarotbereich um 50 % zu, nahm dann rasch ab und war schließlich im Jahr 2023 im optischen Licht nicht mehr nachweisbar.
Dies ist nicht nur ein verblassender Stern; Es ist ein bestätigtes Verschwinden. Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops im Jahr 2022 zeigten ebenfalls nichts im sichtbaren Licht, nur eine schwache Nahinfrarotquelle wurde bei der anschließenden Spektroskopie des Keck-Observatoriums entdeckt. Der Rückgang war dramatisch: ein 100-facher Rückgang der optischen Helligkeit zwischen 2016 und 2019.
Warum das wichtig ist: Sternentwicklung neu denken
Das Standardmodell sagt voraus, dass Sterne dieser Größe (ungefähr 13 Sonnenmassen zu Beginn, durch Sternwinde auf 5 reduziert) als Supernovae explodieren sollten. Das Versäumnis, dies zu tun, deutet darauf hin, dass einige Sterne direkt in Schwarze Löcher kollabieren, und dieser Prozess könnte häufiger auftreten als bisher angenommen. Diese Entdeckung impliziert, dass die Bestandsaufnahme des Sterntodes im Universum unvollständig ist und dass sich viele Schwarze Löcher still und unentdeckt durch aktuelle Untersuchungen bilden.
Der Mechanismus hinter diesem Zusammenbruch hängt von Neutrinos ab. Wenn ein massereicher Stern seinen Treibstoff erschöpft, kollabiert sein Kern und setzt Neutrinos frei. Diese Teilchen können Stoßwellen auslösen, die entweder eine Supernova-Explosion auslösen oder, wenn sie schwach genug sind, dazu führen, dass die äußeren Schichten des Sterns nach innen fallen und ein Schwarzes Loch ohne den hellen Blitz einer Supernova entstehen.
Ein zweiter Kandidat: N6946-BH1
Das ist kein Einzelfall. Ein ähnlicher Kandidat, N6946-BH1 in der Galaxie NGC 6946 (25 Millionen Lichtjahre entfernt), wurde 2010 beobachtet. Aufgrund der größeren Entfernung sind die Daten für N6946-BH1 jedoch ungenauer. Die Andromeda-Beobachtung liefert stärkere Beweise und bestätigt die Existenz dieser „gescheiterten Supernovae“.
Die Suche geht weiter: Zukunftsaussichten
Es ist eine Herausforderung, diese direkt kollabierenden Schwarzen Löcher zu finden. Supernovae sind leicht zu erkennen; Sie überstrahlen wochenlang ganze Galaxien. Direkte Zusammenbrüche sind jedoch subtil und erfordern eine sorgfältige Analyse der Archivdaten. Die Entdeckung von M31-2014-DS1 zeigt, wie viele verborgene Informationen in den bestehenden astronomischen Archiven schlummern.
Das kommende Vera-Rubin-Observatorium mit seiner jahrzehntelangen Vermessung von Raum und Zeit hat das Potenzial, viele weitere dieser Ereignisse aufzudecken. Bis dahin werden Astronomen weiterhin vorhandene Daten durchforsten, in der Hoffnung, andere Sterne zu finden, die stillschweigend in Vergessenheit geraten sind.
„Es ist ein Schock zu erfahren, dass ein massereicher Stern im Grunde genommen ohne Explosion verschwunden ist (und gestorben ist) und niemand es mehr als fünf Jahre lang bemerkt hat“, sagt Hauptautor Kishalay De. „Es beeinflusst wirklich unser Verständnis des Bestands an massiven Sternentötungen im Universum.“
