Der Supernova-Überrest von 1987A scheint keinen Neutronenstern zu haben. Bildnachweis: Hubble. Klicken um zu vergrößern.
Im Jahr 1987 sahen erdgebundene Beobachter einen Stern in der nahe gelegenen Zwerggalaxie, der großen Magellanschen Wolke, explodieren. Astronomen haben diese Supernova - die in den letzten 300 Jahren am nächsten gesehene - eifrig untersucht und ihre Überreste weiter untersucht. Obwohl seine Druckwelle die umgebenden Gas- und Staubwolken beleuchtet hat, scheint die Supernova keinen Kern zurückgelassen zu haben. Astronomen berichten nun, dass selbst die scharfen Augen des Hubble-Weltraumteleskops das Schwarze Loch oder den ultrakompakten Neutronenstern, von dem sie glauben, dass er durch den Tod des Sterns vor 18 Jahren entstanden ist, nicht lokalisieren konnten.
„Wir glauben, dass ein Neutronenstern gebildet wurde. Die Frage ist: Warum sehen wir es nicht? " sagte die Astronomin Genevieve Graves von der UC Santa Cruz, Erstautorin des Papiers, das diese Ergebnisse bekannt gab.
"Darin liegt das Rätsel - wo ist dieser fehlende Neutronenstern?" überlegte Co-Autor Robert Kirshner vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
Wenn ein massereicher Stern explodiert, hinterlässt er eine Art kompaktes Objekt, entweder eine stadtgroße Kugel aus subatomaren Teilchen, die als Neutronenstern bezeichnet wird, oder ein Schwarzes Loch. Das Ergebnis hängt von der Masse des Vorläufer-Sterns ab. Kleinere Sterne bilden Neutronensterne, während größere Sterne schwarze Löcher bilden.
Der Vorläufer der Supernova (SN) 1987A wog 20-mal so viel wie die Sonne, platzierte sie direkt auf der Trennlinie und ließ die Astronomen unsicher, welche Art von kompaktem Objekt sie produzierte. Bei allen bisherigen Beobachtungen konnte keine Lichtquelle in der Mitte des Supernova-Überrests festgestellt werden, so dass die Frage nach dem Ergebnis unbeantwortet blieb.
Das Erkennen eines Schwarzen Lochs oder eines Neutronensterns ist eine Herausforderung. Ein Schwarzes Loch kann nur erkannt werden, wenn es Materie verschluckt, da sich die Materie erwärmt und Licht abgibt, wenn sie in das Schwarze Loch fällt. Ein Neutronenstern in der Entfernung der Großen Magellanschen Wolke kann nur erkannt werden, wenn er Strahlungsstrahlen als Pulsar aussendet oder wenn er heiße Materie wie ein Schwarzes Loch ansammelt.
"Ein Neutronenstern könnte einfach dort in SN 1987A sitzen, keine Materie ansammeln und nicht genug Licht emittieren, damit wir es sehen können", sagte der Astronom Peter Challis (CfA), zweiter Autor der Studie.
Beobachtungen haben die Möglichkeit eines Pulsars innerhalb von SN 1987A ausgeschlossen. Selbst wenn die Strahlen des Pulsars nicht auf die Erde gerichtet wären, würden sie die umgebenden Gaswolken beleuchten. Theorien sagen jedoch voraus, dass es zwischen 100 und 100.000 Jahre dauern kann, bis sich ein Pulsar nach einer Supernova bildet, da der Neutronenstern ein ausreichend starkes Magnetfeld erhalten muss, um den Pulsarstrahl anzutreiben. SN 1987A ist möglicherweise zu jung, um einen Pulsar zu halten.
Infolgedessen besteht die einzige Möglichkeit für Astronomen, das zentrale Objekt zu erkennen, darin, nach Hinweisen auf Materie zu suchen, die sich entweder auf einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch ansammelt. Diese Akkretion kann auf zwei Arten erfolgen: sphärische Akkretion, bei der Materie aus allen Richtungen einfällt, oder Scheibenakkretion, bei der sich Materie von einer Scheibe nach innen auf das kompakte Objekt windet.
Die Hubble-Daten schließen eine sphärische Akkretion aus, da das Licht aus diesem Prozess hell genug wäre, um erkannt zu werden. Wenn eine Scheibenakkretion stattfindet, ist das Licht, das sie erzeugt, sehr schwach, was bedeutet, dass die Scheibe selbst sowohl in der Masse als auch in der radialen Ausdehnung ziemlich klein sein muss. Das Fehlen nachweisbarer Strahlung weist auch darauf hin, dass die Scheibenakkretionsrate extrem niedrig sein muss - weniger als etwa ein Fünftel der Mondmasse pro Jahr.
In Ermangelung einer endgültigen Entdeckung hoffen die Astronomen, mehr über das zentrale Objekt zu erfahren, indem sie die Staubwolken untersuchen, die es umgeben. Dieser Staub absorbiert sichtbares und ultraviolettes Licht und strahlt die Energie bei infraroten Wellenlängen wieder ab.
"Durch das Studium dieses wiederaufbereiteten Lichts hoffen wir herauszufinden, was den Supernova-Überrest antreibt und den Staub entzündet", sagte Graves. Zukünftige Beobachtungen mit dem Spitzer-Weltraumteleskop der NASA sollten neue Hinweise auf die Natur des versteckten Objekts liefern.
Zusätzliche Beobachtungen von Hubble könnten ebenfalls zur Lösung des Rätsels beitragen. "Hubble ist die einzige existierende Einrichtung mit der Auflösung und Sensibilität, die zur Untersuchung dieses Problems erforderlich ist", sagte Kirshner.
Das Papier, das diese Ergebnisse beschreibt, ist online unter http://arxiv.org/abs/astro-ph?0505066
Originalquelle: CfA-Pressemitteilung
