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Kollision im All: Wie ein schwarzes Loch eine vorzeitige Supernova auslöste

Das Rätsel um ein 2017 aufgefangenes, besonders helles und kurzlebiges Radiosignal scheint gelöst. Es handelte sich wohl um eine Supernova, die durch eine Sternen-Kollision ausgelöst wurde.

3 Min. Lesezeit
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5 vor Supernova: Dieser Stern explodiert bald. (Quelle: Caltech / Chuck Carter)

Forscher des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena im US-Bundesstaat Kalifornien sind sich sicher, eine Erklärung für ein außergewöhnliches Radiosignal gefunden zu haben. Das hatten sie bei einer Suche in den Daten des Very-Large-Array-Teleskops (VLA) im US-Bundesstaat New Mexico aufgespürt. Dessen Datenschatz wird regelmäßig nach ungewöhnlichen Radiosignalen durchsucht. Besonders sogenannte flüchtige Radioquellen, also solche, die wie ein Streichholzkopf in der Dunkelheit sehr kurz, aber dafür sehr hell leuchten, erregen das Interesse der Wissenschaft. Und eine ebensolche Quelle hatte Dillon Dong vom Caltech entdeckt. Die strahlte sogar heller als jede Supernova – also die Explosion, in der ein Stern vergeht – die bisher jemals entdeckt worden war. Das VLA hatte das Ereignis als VT 1210+4956 katalogisiert.

„Heller als jede bisher verzeichnete Supernova“

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Bei seinen Analysen stellt Dong fest, dass es sich bei der hellen Radiostrahlung ursprünglich um einen Stern gehandelt hatte, der von einer dicken und dichten Hülle aus Gas umgeben gewesen war. Diese Gashülle war vor einigen Hundert Jahren aus zunächst ungeklärter Ursache von dem Stern abgestoßen worden. VT 1210+4956, das überaus helle Radiosignal, musste demnach entstanden sein, als der Stern schließlich in einer Supernova explodierte und das bei der Explosion ausgestoßene Material mit der Gashülle kollidierte. Die Gashülle selbst und die Zeitspanne, in der sie vom Stern abgeworfen wurde, waren jedoch ungewöhnlich, sodass Dong vermutete, dass hinter dieser Explosion mehr stecken könnte.

Eine plausible Erklärung für diese außerordentlich starke Supernova konnten Dong und seine Kolleginnen und Kollegen aber erst finden, als die Caltech-Diplomstudentin Anna Ho auf die Idee gekommen war, VT 1210+4956 mit einem anderen Katalog von kurzen hellen Ereignissen im Röntgenspektrum abzugleichen. Auch einige der dort erfassten Röntgenereignisse waren so kurzlebig, dass sie nur für wenige Sekunden Erdzeit am Himmel zu sehen gewesen waren.

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Tatsächlich wurde Dong bei der Untersuchung dieses anderen Katalogs fündig. Er konnte eine Röntgenstrahlungsquelle ausmachen, die von der gleichen Stelle am Himmel wie VT 1210+4956 auszugehen schien. Durch eine sorgfältige Analyse stellte Dong fest, dass die Röntgenstrahlen und die Radiowellen wahrscheinlich von demselben Ereignis stammen mussten, bislang aber nicht miteinander in Verbindung gebracht worden waren.

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Das ist die spektakuläre Erklärung für das extrem helle Radiosignal

Nach einer sorgfältigen Modellierung kamen Dong und sein Team zu einer spektakulären Erklärung. Sie vermuteten, dass ein kompakter Überrest eines zuvor explodierten Sterns – also ein schwarzes Loch oder ein Neutronenstern – einen anderen Stern erreicht und dann eng umkreist hatte. Im Laufe der Zeit hatte das schwarze Loch dann begonnen, die Atmosphäre des Sterns abzusaugen und in den Weltraum zu schleudern, wodurch ein ringförmiger Gaswulst entstanden war. Dieser Prozess zog die beiden Objekte immer näher zusammen, bis das schwarze Loch in den Stern stürzte, der daraufhin kollabierte und als Supernova explodierte.

Die Röntgenstrahlen hingegen wurden von einem Strahl erzeugt, der im Moment des Kollapses aus dem Kern des Sterns austrat. Die Radiowellen entstanden wiederum erst Jahre später, als der explodierende Stern den Wulst aus Gas erreichte, der einstmals seine eigene Atmosphäre gewesen war.

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Erster Nachweis einer bisher nur theoretischen Modellierung

In der Astronomie ist bekannt, dass ein massereicher Stern und ein kompaktes Begleitobjekt eine sogenannte stabile Umlaufbahn bilden können, in der sich die beiden Körper über einen extrem langen Zeitraum spiralförmig immer mehr aneinander annähern. So entsteht ein Doppelsternsystem, das für Millionen bis Milliarden von Jahren stabil bleiben kann, letztlich aber in einer Kollision enden wird.

Im Fall von VT 1210+4956 kollidierten die beiden Objekte jedoch deutlich schneller. VT 1210+4956 gilt als erster Beweis für das Ende eines Doppelsternsystems, das bislang nur in der Theorie vorhergesagt worden war. Das Caltech-Team hat seine Forschungsergebnisse am 3. September im Wissenschaftsjournal Science veröffentlicht.

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