Erdnahe Sternexplosion

Was blieb übrig von der Supernova SN 1987A

Von Jan Hattenbach
11.08.2020
, 10:33
Was ist aus dem Stern geworden, der 1987 in der Großen Magellanschen Wolke als Supernova SN 1987A explodierte? Astronomen haben nun mit dem chilenischen Alma-Observatorium einen wichtigen Fund gemacht.

Mehr als 33 Jahre suchen Astronomen bereits nach dem kompakten Überrest der Sternexplosion SN 1987A. Diese war am 24. Februar 1987 in der Großen Magellanschen Wolke, einer Nachbargalaxie der Milchstraße in 160.000 Lichtjahren Entfernung, als „Supernova“ aufgeleuchtet. Nun ist ihnen ein wichtiger Fund geglückt: Mit dem Radioteleskopverbund Alma im chilenischen Hochland entdeckte ein Team um Phil Cigan von der Universität Cardiff in Wales eine dichte Gaswolke, die offenbar von einem hellen und sehr kleinen Objekt in ihrem Inneren zum Leuchten gebracht wird. Sehr wahrscheinlich handelt es sich dabei um den auf Atomkerndichte zusammengepressten ehemaligen Kern des explodierten Sterns, einen sogenannten Neutronenstern. Falls sich der Fund bestätigt, wäre es die jüngste Sternleiche, die Astronomen bislang aufspüren konnten.

Ursprünglich war der Stern, dessen furioses Ende Sterngucker vor über drei Jahrzehnten auf der Südhalbkugel mit bloßem Auge verfolgen konnten, gut vierzehn- bis neunzehnmal massereicher als unsere Sonne. Solche Riesensterne sind bekannt dafür, nach dem Aufbrauchen ihres Brennstoffs als Supernova zu explodieren, doch was außer auseinanderstrebenden Explosionswolken von ihnen übrig bleibt, ist Gegenstand wissenschaftlicher Debatten. Computermodelle sagen die Entstehung eines kompakten Neutronensterns voraus, wenn der rund anderthalb Sonnenmassen schwere Sternkern binnen Sekundenbruchteilen auf eine Größe von etwa 25 Kilometern komprimiert wird. Dabei wird die Materie des Sternkerns zu Neutronen gepresst; das übrig bleibende Material wird insgesamt so dicht, dass ein würfelzuckergroßes Stück Neutronensternmaterie mehr wiegen würde als alle Menschen auf der Erde zusammen.

Infolge seines jugendlichen Alters müsste dieser Neutronenstern als Überrest von SN 1987A sehr heiß sein und hell leuchten. Doch trotz intensiver Suche war es bislang nicht gelungen, einen solchen kompakten Körper im Explosionsnebel der Supernova aufzuspüren. Das ließ manche Forscher vermuten, dass der Sternkern vielleicht zu einem Schwarzen Loch kollabiert sein könnte. Ein solches Objekt würde selbst keine Strahlung mehr aussenden. Dagegen sprechen allerdings die dafür zu geringe Masse des Vorläufersterns und die Tatsache, dass Physiker auf der Erde kurz nach der Explosion einen Schwall von Neutrinos aus SN 1987A nachweisen konnten. Neutrinos sind extrem leichte Elementarteilchen, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Sie entstehen, wenn sich Atomkerne mit Elektronen zu Neutronen verbinden, und gelten daher als sicheres Anzeichen für die Bildung eines Neutronensterns.

Der Fund von Cigan und seinem Team beendet die Suche wohl – und erklärt, warum sie so lange gedauert hat: Mit den bislang schärfsten Aufnahmen von Alma fanden die Forscher eine kleine kompakte Wolke nahe des Explosionszentrums, dessen Leuchtkraft sich am besten durch eine heiße, dichte Quelle in ihrem Zentrum erklären lässt. Das berichteten sie bereits im November 2019 in der Zeitschrift „The Astrophysical Journal“. Dass es sich dabei sehr wahrscheinlich um den gesuchten Neutronenstern handelt, belegt nun eine Studie von Dany Page von der Universität von Mexiko, die in der aktuellen Ausgabe des „Astrophysical Journal“ veröffentlicht wurde.

Neutronenstern in einer Wolke aus Sternmaterial

Page, der sich seit Jahren mit der Erforschung von SN 1987A beschäftigt, belegt dort zusammen mit mehreren Kollegen, dass nur ein Neutronenstern sämtliche Beobachtungsdaten von Cigan und seinem Team erklärt. So entspricht die gemessene Helligkeit der Wolke dem Wert, den man für einen 33-jährigen und etwa 1,5 Sonnenmassen schweren Neutronenstern als Energiequelle erwarten würde.

Außerdem liegt die Wolke genau am richtigen Ort, ein Stück weit nördlich des Explosionsorts: Modellrechnungen hatten gezeigt, dass die Gewalt der Explosion jeden möglichen Überrest mit mehreren hundert Kilometern pro Sekunde genau dorthin fortgeschleudert haben müsste. Dass der Neutronenstern sich in einer dichten Wolke aus ehemaligem Sternmaterial befindet, erklärt, weswegen er sich so lange erfolgreich einer Entdeckung entzogen hatte: Erst auf den scharfen Alma-Bildern ließ sie sich identifizieren.

Bis sich die Wolke auflöst und den direkten Blick auf den Neutronenstern freigeben wird, könnte es noch ein paar Jahrzehnte dauern, schätzen die Forscher. Das von Page und seinem Team „NS 1987A“ getaufte Objekt wäre in jedem Falle der jüngste Neutronenstern, den Astronomen bislang entdeckt haben. Der bisherige Rekordhalter, ein Neutronenstern im Sternbild Kassiopeia, ist zehnmal älter.

Natürlich beziehen sich diese Angaben auf einen erdgebundenen Beobachter: Wegen der enormen Entfernung bis zur Magellanschen Wolke sind das Licht und jede andere elektromagnetische Strahlung von dort rund 160.000 Jahre unterwegs. Der Neutronenstern ist in Wirklichkeit also viel älter als 33 Jahre – und dürfte mittlerweile schon erheblich blasser leuchten, als ihn irdische Astronomen derzeit sehen.

Quelle: F.A.Z.
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