Im Jahr 2009 verschwand ein Riesenstern, der 25-mal massereicher als die Sonne war, einfach. OK, ganz so einfach war es nicht. Es erlebte eine Phase der Aufhellung und steigerte seine Leuchtkraft auf eine Million Sonnen, gerade als wäre es bereit, in eine Supernova zu explodieren. Aber dann verblasste es, anstatt zu explodieren. Und als Astronomen versuchten, den Stern mit dem Large Binocular Telescope (LBT), Hubble und dem Spitzer-Weltraumteleskop zu sehen, konnten sie nichts sehen.
Der als N6946-BH1 bekannte Stern gilt heute als gescheiterte Supernova. Das BH1 in seinem Namen ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass Astronomen glauben, der Stern sei kollabiert und zu einem Schwarzen Loch geworden, anstatt eine Supernova auszulösen. Aber das war eine Vermutung. Mit Sicherheit wissen wir nur, dass es eine Zeit lang heller wurde und dann zu dunkel wurde, als dass unsere Teleskope es beobachten könnten. Aber das hat sich dank des James Webb Space Telescope (JWST) geändert.
Der neue Studieveröffentlicht am arXiv Preprint-Server, analysiert Daten, die von den NIRCam- und MIRI-Instrumenten von JWST gesammelt wurden. Es zeigt eine helle Infrarotquelle, bei der es sich offenbar um eine übriggebliebene Staubhülle handelt, die die Position des ursprünglichen Sterns umgibt. Dies würde mit Material übereinstimmen, das vom Stern ausgestoßen wurde, als er schnell heller wurde. Es könnte sich auch um ein Infrarotglühen von Material handeln, das in das Schwarze Loch eindringt, obwohl dies weniger wahrscheinlich erscheint.
Überraschenderweise fand das Team auch nicht ein einziges Überbleibsel, sondern gleich drei. Dies macht das gescheiterte Supernova-Modell unwahrscheinlicher. Frühere Beobachtungen von N6946-BH1 waren eine Mischung dieser drei Quellen, da die Auflösung nicht hoch genug war, um sie zu unterscheiden. Ein wahrscheinlicheres Modell ist also, dass die Aufhellung im Jahr 2009 durch eine Sternenverschmelzung verursacht wurde. Was wie ein heller, massereicher Stern aussah, war ein Sternensystem, das durch die Verschmelzung zweier Sterne heller wurde und dann verblasste.
Die Daten tendieren zwar zum Verschmelzungsmodell, können das gescheiterte Supernova-Modell jedoch nicht ausschließen. Und das macht unser Verständnis von Supernovae und Schwarzen Löchern mit Sternmasse komplizierter. Aus den von LIGO und anderen Gravitationswellenobservatorien beobachteten Verschmelzungen von Schwarzen Löchern wissen wir, dass Schwarze Löcher mit Sternmasse existieren und relativ häufig vorkommen.
Einige massereiche Sterne werden also zu Schwarzen Löchern. Aber ob sie zuerst zu Supernovae werden, ist noch fraglich. Reguläre Supernovae können genug Restmasse haben, um zu einem Schwarzen Loch zu werden, aber es ist schwer vorstellbar, wie die größten stellaren Schwarzen Löcher nach Supernovae entstanden sein könnten.
N6946-BH1 befindet sich in einer 22 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie. Daher ist die Tatsache, dass JWST mehrere Quellen unterscheiden kann, beeindruckend. Es gibt den Astronomen auch Hoffnung, dass ähnliche Sterne rechtzeitig beobachtet werden. Mit mehr Daten sollten wir in der Lage sein, zwischen Sternverschmelzungen und echten gescheiterten Supernovae zu unterscheiden, was uns helfen wird, die letzten Stadien von Sternen auf ihrem Weg zu Schwarzen Löchern mit Sternmasse zu verstehen.
Mehr Informationen:
Emma R. Beasor et al., JWST enthüllt eine leuchtende Infrarotquelle an der Position des gescheiterten Supernova-Kandidaten N6946-BH1, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.16121