Astronomen fangen das „erste Licht“ eines sterbenden Sterns ein: Das fehlende Glied bei Supernovae entdeckt

Astronomen haben die ersten Momente einer außergewöhnlichen Sternexplosion in etwa 500 Millionen Lichtjahren Entfernung eingefangen und damit eine seltene Beobachtung des Todes massereicher Sterne gemacht. Der kurzzeitige und energiearme Röntgenblitz, der im März 2026 vom Weltraumteleskop Einstein Probe registriert wurde, wurde anschließend als das Startsignal der Supernova mit der Bezeichnung SN 2026gzf identifiziert.

Nach dem Signal mit der Kennung EP260321a wurden Teleskope in verschiedenen Teilen der Welt schnell auf dieselbe Region ausgerichtet. Beobachtungen vom Boden aus begannen innerhalb von etwa einer Stunde und die schnell heller werdende Supernova wurde entdeckt. Die Ergebnisse der beiden unabhängigen Forschungsteams, die das Ereignis untersuchten, wurden in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

SCHOCKAUSBRUCH NUR SELTEN ZU BEOBACHTEN

Die Teams unter der Leitung von Brendan O’Connor von der Carnegie Mellon University und Jillian Rastinejad von der University of Maryland stellten fest, dass es sich bei dem ersten Röntgenblitz um einen „Schockausbruch“ handelte. Ein Schockausbruch entsteht, wenn die starke Schockwelle, die im Kern eines kollabierenden Riesensterns entsteht, die Sternoberfläche erreicht. Daher gilt das beobachtete Leuchten als eines der ersten Lichter, die bei einer Supernova entstehen.

Solche Signale einzufangen ist äußerst schwierig, da ein Schockausbruch nur wenige Sekunden bis einige Stunden dauern kann. In den letzten 20 Jahren gab es nur ein weiteres Beispiel, das im Röntgenbereich eindeutig identifiziert werden konnte: SN 2008D, entdeckt im Jahr 2008. Daher ist die Beobachtung von EP260321a/SN 2026gzf von besonderer Bedeutung für die Untersuchung der frühesten Phase des Sternentods.

Der Punkt, der die Aufmerksamkeit der Forscher besonders auf sich zog, war der Typ der Supernova. SN 2026gzf wurde als „Typ Ic mit breiten Linien“ klassifiziert. Explosionen dieser Klasse sind in der Regel sehr energiereich und werden in einigen Fällen mit Materiejets in Verbindung gebracht, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, oder sogar mit Gammastrahlenausbrüchen.

Bei SN 2026gzf wurde jedoch der erwartete Gammastrahlenausbruch nicht beobachtet. Bei den Folgebeobachtungen wurden weder ein ausgeprägter relativistischer Jet noch das für einen solchen Jet zu erwartende lang anhaltende Nachleuchten festgestellt. Laut O’Connor ist eine mögliche Erklärung, dass der Stern zwar einen Jet erzeugt hat, dieser es jedoch nicht geschafft hat, nach außen zu dringen. Die Forscher bezeichnen dieses Szenario als „erstickten Jet“.

AUCH DIE LETZTE PHASE DES STERNES KARTIERT

Die Studien lieferten auch wichtige Hinweise auf die Vergangenheit des explodierten Sterns. Den Ergebnissen zufolge war der Vorläufer der Supernova ein Wolf-Rayet-Stern. Solche Sterne, die anfangs etwa die 20-fache Masse der Sonne besitzen, verbrauchen ihren Brennstoff schnell und können in den letzten Phasen ihres Lebens ihre äußeren Schichten in den Weltraum abstoßen.

Es wurde festgestellt, dass der Vorläuferstern von SN 2026gzf vor seinem Tod ebenfalls Phasen unregelmäßigen und heftigen Massenverlusts durchlief und sich zu einer „entkleideten“ Struktur entwickelte, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestand, nachdem er seine Wasserstoff- und Heliumschichten verloren hatte. Dieser Prozess erzeugte mehrere Materiehüllen um den Stern herum.

Den Forschern zufolge trug eine dichte Hülle in Sternnähe zur Entstehung des ersten Röntgensignals bei, während die weiter entfernten asymmetrischen Materiestrukturen mit dem optischen Supernovasignal in Verbindung gebracht wurden. Damit konnte die Umgebung eines Sterns, der seinen Wasserstoff und sein Helium verloren hatte, erstmals vor der Explosion in diesem Detailgrad beobachtet werden.

Die Entdeckung zeigt, dass der Zusammenhang zwischen starken Typ Ic-BL-Supernovae und Gammastrahlenausbrüchen komplexer ist als bisher angenommen. Obwohl SN 2026gzf eine starke und schnelle Supernova war, erzeugte sie keinen ausgeprägten Jet oder Gammastrahlenausbruch. In dieser Hinsicht wird das Ereignis als ein Übergangsbeispiel zwischen gewöhnlicheren Supernova-Schockausbrüchen und Gammastrahlenausbrüchen mit geringer Leuchtkraft betrachtet.

Nachdem die Einstein Probe das erste Signal eingefangen hatte, wurden Daten von zahlreichen Observatorien wie dem Vera C. Rubin Observatory, der Dark Energy Camera, DESI, den Gemini-Teleskopen, dem Chandra X-ray Observatory und dem Very Large Array zusammengeführt. Diese koordinierte Nachverfolgung ermöglichte es, die Entwicklung einer Supernova nach der ersten Schockwelle eines Sternentods in hunderten Millionen Lichtjahren Entfernung detailliert zu rekonstruieren.

Nachrichtenquelle: 12punto