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Rätsel um ultrahelle Supernova: Schwarzes Loch entsteht bei Sternenexplosion

Das Rätsel um einen im Juni 2018 aufgezeichneten blauen Blitz mit 100-facher Supernova-Helligkeit scheint gelöst. Eine Sternenexplosion könnte ein schwarzes Loch oder einen Neutronenstern erzeugt haben.

2 Min. Lesezeit
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Künstlerische Darstellung von AT2018cow. (Bild: Nationales Astronomisches Observatorium von Japan)

Teleskope auf der ganzen Welt hatten ihn eingefangen: Der superhelle Blitz mit Ursprung in einem Spiralarm einer 200 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie schien zunächst eine Supernova zu sein – allerdings eine, die viel schneller ablief und viel heller war als jede Sternexplosion, die Wissenschaftler bisher gesehen hatten.

Wieso war dieser Blitz so extrem hell?

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Es wurde zunächst als schnelle blaue optische Transiente (FBOT) katalogisiert – also als helles, kurzlebiges Ereignis unbekannten Ursprungs. Dazu wurde ihm die Bezeichnung AT2018cow zugewiesen, weshalb das aufgezeichnete Signal späterhin nur noch als „die Kuh“ bezeichnet wurde. Die „Kuh“ (engl. Cow) in seinem Namen ist eine nur zufällig lesbare Verfahrensbezeichnung aus dem astronomischen Namensgebungsprozess. So hatte der erste Transient des Jahres 2018 den Namen aaa erhalten.

Das Kuh-Signal gehört zu den wenigen Dutzend bekannten FBOT und ist eines der wenigen Signale dieser Art, die in Echtzeit beobachtet wurden. Der Ursprung des ungewöhnlich starken Signals blieb trotz der vielen Daten, die weltweit in Echtzeit gesammelt wurden, zunächst unklar.

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Röntgenpuls liefert wichtige Zusatzdaten

Jetzt hat ein Team unter Leitung des MIT (Massachusetts Institute of Technology) eindeutige Beweise für die Quelle des Signals gefunden. Das Team erkannte, dass der helle optische Blitz nicht das einzige messbare Signal der „Kuh“ war. Sie entdeckten zudem einen stroboskopartigen Puls aus hochenergetischer Röntgenstrahlung. Der trat wie ein Uhrwerk alle 4,4 Millisekunden über einen Zeitraum von 60 Tagen auf und ließ sich eindeutig bis zur „Kuh“ zurückverfolgen.

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Die Häufigkeit des Pulses legte den rechnerischen Schluss nahe, dass die Röntgenstrahlen von einem Objekt stammen müssen, das nicht mehr als 1.000 Kilometer breit ist und eine Masse von weniger als 800 Sonnen hat. Das wäre nach astrophysikalischen Maßstäben ein kompaktes Objekt, etwa ein kleines schwarzes Loch oder ein Neutronenstern.

Daten lassen auf schwarzes Loch schließen

So kamen die Astronomen zu dem Schluss, dass es sich bei AT2018cow wahrscheinlich um das Produkt eines sterbenden Sterns handelt, der beim Kollaps ein kompaktes Objekt in Form eines schwarzen Lochs oder eines Neutronensterns hervorgebracht hat. Das auf diese Weise „geborene“ Objekt muss daraufhin das umgebende Material und somit den Stern von innen aufgefressen habe – ein Prozess, der einen enormen Energiestoß freisetzen musste und den außerordentlich hellen Blitz erklären könnte.

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„Wir haben wahrscheinlich die Geburt eines kompakten Objekts in einer Supernova entdeckt“, erläutert MIT-Studienleiter Dheeraj Pasham. „Dies geschieht bei normalen Supernovae, aber wir haben es bisher nicht gesehen, weil es ein so chaotischer Prozess ist. Wir glauben, dass dieser neue Beweis Möglichkeiten eröffnet, Baby-Schwarze-Löcher oder Baby-Neutronensterne zu finden.“ Die Studie wurde am Montag in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Die maßgeblichen Röntgendaten stammten übrigens vom Neutron Star Interior Composition Explorer (Nicer) der Nasa, einem Röntgenteleskop an Bord der Internationalen Raumstation. Das Nicer-Teleskop hatte etwa fünf Tage nach der ersten Entdeckung des Signals durch optische Teleskope die Beobachtung aufgenommen und über 60 Tage lang Röntgendaten erhoben.

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