Ein 2,5 Millionen Lichtjahre entfernter Stern verschwand leise und wurde durch ein Schwarzes Loch ersetzt

Dieses Bild zeigt eine fehlgeschlagene Supernova, die sich direkt in ein schwarzes Loch verwandelte, ohne zu explodieren.

Die Sterne im Universum interpretieren den Kreislauf des Lebens auf ihre eigene, einzigartige Weise. Wenn ein Stern eine Masse erreicht, die mehr als das Achtfache der Sonnenmasse beträgt, beendet er seine Reise normalerweise am Ende seines Lebens heldenhaft mit einer Supernova-Explosion.

Eine Supernova-Explosion ist so heftig, dass das von ihr ausgestrahlte Licht die gesamte Galaxie, in der sie sich befindet, mehrere Monate lang erleuchten kann. Kürzlich entdeckten Astronomen jedoch einen Stern, der die Supernova-Explosion übersprang und direkt in ein schwarzes Loch kollabierte.

Der verschwindende Stern

Dieser ungewöhnliche Stern trägt die Bezeichnung M31-2014-DS1 und befindet sich in der Andromedagalaxie, 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.

Im Jahr 2014 wurde der Stern M31-2014-DS1 von Astronomen bemerkt, als er im mittleren Infrarotbereich heller zu werden begann. In den nächsten 1.000 Tagen blieb seine Helligkeit stabil. Doch dann, über einen weiteren Zeitraum von 1.000 Tagen zwischen 2016 und 2019, nahm seine Helligkeit dramatisch ab.

Bis 2023 war er vollständig aus dem Sichtfeld des Teleskops verschwunden und konnte weder mit optischen noch mit Nahinfrarot-Bildern mehr gefunden werden.

Die Forscher gehen davon aus, dass der Stern bei seiner Entstehung etwa 20-mal massereicher war als unsere Sonne, am Ende seines Lebens jedoch nur noch etwa 6,7 ​​Sonnenmassen besaß . Beobachtungen zeigen außerdem, dass M31-2014-DS1 von einer kürzlich ausgestoßenen Staubhülle umgeben ist, was mit den Merkmalen einer Supernova-Explosion übereinstimmt, es gibt jedoch keine Hinweise auf einen optischen Ausbruch.

Die Forscher glauben, dass sie möglicherweise den Kollaps eines Sterns beobachtet haben, der als „gescheiterte Supernova“ bezeichnet wird.

Die Andromedagalaxie, 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt

Das Schicksal der Sterne

Warum erleiden Sterne ein solches Schicksal? Dies beginnt mit dem Verbrennungsmechanismus von Sternen .

Sterne wandeln Wasserstoff durch Kernfusionsreaktionen in Helium um und setzen dabei enorme Energiemengen frei. Wenn ihr Wasserstoffbrennstoff aufgebraucht ist, verschmilzt Helium weiter zu schwereren Elementen, bis hin zu Eisen.

Wenn der Kern eines Sterns mit nicht reaktivem Eisen gefüllt ist, können Kernfusionsreaktionen nicht weiterlaufen und der Stern kann nicht mehr genügend Energie erzeugen, um der Gravitationskraft seiner äußeren Schichten entgegenzuwirken, was dazu führt, dass der Stern beginnt, nach innen zu kollabieren.

In den meisten Fällen löst dieser Kollaps eine gewaltige Supernova-Explosion aus, die enorme Energiemengen freisetzt und möglicherweise einen Neutronenstern oder ein schwarzes Loch hinterlässt. In manchen Fällen kann es jedoch vorkommen, dass es nicht zur Auslösung einer Supernova-Explosion kommt und stattdessen direkt in ein Schwarzes Loch kollabiert. In diesem Fall spricht man von einer „gescheiterten Supernova“ , wie es beim Stern M31-2014-DS1 der Fall ist.

Das Verschwinden von M31-2014-DS1 bietet Wissenschaftlern eine seltene Gelegenheit, einen Blick auf dieses seltene Phänomen zu werfen. Das entsprechende Forschungspapier wurde am 18. Oktober auf der „Preprint“-Website von arXiv veröffentlicht.

Nicht die einzige "gescheiterte" Supernova

„Gescheiterte“ oder vermutlich „gescheiterte“ Supernovas sind normalerweise schwer zu entdecken, da sie leise und verborgen sind und es so scheint, als sei nichts passiert. Supernovae hingegen sind extrem hell und erscheinen plötzlich am Himmel, sodass man sie kaum übersehen kann. Antike Astronomen haben viele Supernova-Ereignisse aufgezeichnet.

NGC 6946 (auch bekannt als „Feuerwerksgalaxie“)

M31-2014-DS1 ist jedoch nicht das einzige Objekt dieser Art, das Astronomen entdeckt haben.

Im Jahr 2009 entdeckten Astronomen eine weitere bestätigte „gescheiterte“ Supernova. Es handelt sich um einen Super-Roten Riesen in der Galaxie NGC 6946 (auch als „Feuerwerksgalaxie“ bekannt), der die Bezeichnung N6946-BH1 trägt und dessen Masse etwa der von 25 Sonnen entspricht. Nachdem es verblasst war, blieb nur ein schwaches Infrarotglühen zurück. Im Jahr 2009 stieg seine Helligkeit auf das Millionenfache der Sonne, doch im Jahr 2015 konnte er durch optische Beobachtungen nicht mehr gesehen werden.

Wissenschaftler verwendeten das große Doppelglasteleskop LBT, um 27 nahegelegene Galaxien zu beobachten und nach massereichen Sternen zu suchen, die in ihnen still und leise verschwunden waren. Die Ergebnisse lassen darauf schließen , dass 20 bis 30 % der massereichen Sterne als „gescheiterte“ Supernovas enden könnten . Allerdings gehören M31-2014-DS1 und N6946-BH1 zu den wenigen bisher bestätigten Beobachtungen.

Verweise

https://www.livescience.com/space/black-holes/extremely-rare-failed-supernova-may-have-erased-a-star-from-the-night-sky-without-a-trace

https://phys.org/news/2024-11-star-andromeda-birth-black-hole.html

Zusammengestellt von: Liu Yun

Rezensiert von: Li Xin, Forschungsbibliothekar des Beijing Planetarium