Das leise Ende eines massereichen Sterns
Die Entstehung eines Schwarzen Lochs wird oft mit gewaltigen kosmischen Explosionen in Verbindung gebracht. Doch nun haben Astronomen einen faszinierenden Fall dokumentiert, bei dem dieser Prozess erstaunlich unspektakulär ablief. Ein Stern in der Nachbargalaxie Andromeda verwandelte sich still in ein Schwarzes Loch, ohne die typische Supernova-Explosion.
Beobachtung eines kosmischen Phänomens
Der Stern mit der Bezeichnung M31-2014-DS1 befand sich in der Andromedagalaxie, etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Forschende begleiteten diesen Himmelskörper über mehrere Jahre und konnten 2015 beobachten, wie er zunächst hell aufleuchtete und anschließend fast vollständig aus dem sichtbaren Spektrum verschwand. Diese Beobachtung liefert den bisher besten Beweis für die Entstehung Schwarzer Löcher ohne die erwartete Supernova.
"Das legt nahe, dass viele Schwarze Löcher ohne Supernova-Explosionen entstehen können", erklärte Astrophysiker Kishalay De, Hauptautor einer nun in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie. Tatsächlich ist von M31-2014-DS1 heute nur noch ein schwaches Leuchten nachweisbar, das durch übrig gebliebenes Gas und Staub verursacht wird, die sich erhitzen, während sie von der Gravitation des neu entstandenen Schwarzen Lochs angezogen werden.
Der Prozess der "fehlgeschlagenen Supernova"
M31-2014-DS1 war zu Beginn seiner Existenz mindestens 13-mal massereicher als unsere Sonne. In seiner relativ kurzen Lebensdauer schleuderte er durch starke Sternwinde etwa 60 Prozent seiner Masse nach außen, bevor er starb. Normalerweise würde ein solcher massereicher Stern bei seinem Tod als helle Supernova explodieren und einen Neutronenstern hinterlassen.
Doch bei diesem Stern reichte die durch den Kollaps erzeugte Schockwelle nicht aus, um genügend Energie für eine vollständige Detonation aufzubringen. "Wir nennen dies eine fehlgeschlagene Supernova", sagte Andrea Antoni, Astrophysiker und Mitautor der Studie. "Die Schwerkraft war daher dominant und führte zur Entstehung eines Schwarzen Lochs", ergänzte De.
Der Ausstoß der äußeren Schichten des Sterns war etwa tausendmal weniger energiereich als bei einer typischen Supernova. Die äußere Hülle des Sterns wurde sanft abgestoßen, anstatt explosionsartig ausgestoßen zu werden. Als sich dieses Material ausdehnte und abkühlte, erzeugte es eine kurzzeitige Aufhellung im Infrarotbereich. Anschließend verlor der Stern seine zentrale Energiequelle und verschwand aus dem sichtbaren Spektrum.
Bedingungen für das stille Verschwinden
Damit ein Stern so "leise" verschwinden und implodieren kann wie M31-2014-DS1, darf er sich wohl vor dem Kollaps nicht zu schnell drehen, wie Co-Autorin Morgan MacLeod erklärte. Unter diesen Bedingungen würden nur die äußersten Schichten abgestoßen werden – und der Rest falle ins Schwarze Loch.
Das neugeborene Schwarze Loch hat eine Masse, die etwa fünfmal so groß ist wie die unserer Sonne. Diese Entdeckung liefert wichtige Erkenntnisse über einen Prozess, der bisher kaum beobachtet werden konnte. Wissenschaftler wissen seit gut 50 Jahren, dass Schwarze Löcher existieren, aber es gibt immer noch "sehr, sehr wenige Beobachtungsdaten darüber, wie Sterne zu Schwarzen Löchern werden", sagte De. Diese Beobachtung schließt daher eine wichtige Lücke in unserem Verständnis der Sternentwicklung und der Entstehung Schwarzer Löcher.
