Astronomen haben zum ersten Mal direkt beobachtet, wie ein massereicher Stern in ein Schwarzes Loch kollabiert, ohne dass es zu einer Supernova-Explosion kommt – ein seit langem vermutetes Phänomen, das nun durch Archivdaten der NEOWISE-Mission der NASA und Folgebeobachtungen bestätigt wird. Diese Entdeckung stellt frühere Annahmen über den unvermeidlichen explosiven Tod von Überriesensternen in Frage und liefert entscheidende Einblicke in die Entstehung von Schwarzen Löchern.
Der verschwindende Stern: M31-2014-DS1
Der Stern mit der Bezeichnung M31-2014-DS1 befand sich in der nahe gelegenen Andromeda-Galaxie. Zwischen 2017 und 2022 kam es zu einer dramatischen und anhaltenden Verdunkelung, wobei das sichtbare Licht um den Faktor 10.000 und die Gesamtemissionen um das Zehnfache abnahmen. Im Gegensatz zu typischen Supernovae, die hell leuchten, bevor sie verblassen, verschwand dieser Stern einfach aus dem Blickfeld. Nachfolgende Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop und bodengestützten Observatorien enthüllten nur einen schwachen, roten Überrest, der stark in Staub gehüllt war – ein gespenstisches Echo seiner früheren Brillanz.
Dies ist bedeutsam, da es darauf hindeutet, dass nicht alle massereichen Sterne ihr Leben in spektakulären Explosionen beenden. Stattdessen kollabieren einige direkt in Schwarzen Löchern, ein Prozess, der zuvor theoretisiert, aber selten beobachtet wurde.
Fehlgeschlagene Supernovae und die Rolle der Konvektion
Das Forschungsteam unter der Leitung von Kishalay De von der Columbia University identifizierte einen weiteren Stern, NGC 6946-BH1, der ein ähnliches Muster aufweist. Dies führte zu einem wichtigen Verständnis: Die äußeren Schichten des Sterns fielen nicht sofort nach innen. Stattdessen spielte die Konvektion – die Bewegung heißer und kalter Gase innerhalb des Sterns – eine entscheidende Rolle.
Der Kernkollaps löste keine Supernova aus, da die innere Konvektion des Sterns verhinderte, dass die äußeren Schichten sofort implodierten. Die sich schnell bewegenden Gase bildeten eine rotierende Scheibe um das entstehende Schwarze Loch und sammelten langsam Material über Jahrzehnte statt Monate an. Dieser Prozess führt aufgrund der Staubbildung zu einer beobachtbaren Infrarotaufhellung, die noch lange nach dem Verschwinden des Sterns anhält.
Implikationen für die Bildung von Schwarzen Löchern
Diese Entdeckung hat umfassendere Auswirkungen auf das Verständnis der Sternentwicklung und der Demografie Schwarzer Löcher. Der Befund legt nahe, dass das Schicksal massereicher Sterne nicht vorherbestimmt ist. Sterne mit ähnlichen Massen können entweder als Supernovae explodieren oder direkt in Schwarze Löcher kollabieren, abhängig von der komplexen inneren Dynamik, die Schwerkraft, Gasdruck und Stoßwellen umfasst.
„Das dramatische und anhaltende Verblassen dieses Sterns ist sehr ungewöhnlich und deutet darauf hin, dass keine Supernova stattgefunden hat, was zum Zusammenbruch des Sternkerns direkt in ein Schwarzes Loch geführt hat“, erklärte Dr. De. Die langsamere Akkretionsrate, die durch konvektives Material verursacht wird, bedeutet auch, dass die resultierenden Schwarzen Löcher möglicherweise länger nachweisbar sind als bisher angenommen.
Die in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse stellen einen entscheidenden Fortschritt in unserem Verständnis der Entstehung von Schwarzen Löchern dar. Durch die direkte Beobachtung dieses Prozesses können Astronomen ihre Modelle verfeinern und die Population von Schwarzen Löchern mit Sternmasse in Galaxien außerhalb unserer eigenen besser vorhersagen.
Die Studie zeigt, dass das Universum weitaus nuancierter ist als bisher angenommen – selbst der Tod von Sternen kann alle Erwartungen übertreffen.
