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M31-2014-DS1 ist ein eher stiller Zeitgenosse. Genauer: Er war ein eher stiller Zeitgenosse. Denn von M31-2014-DS1 ist nichts mehr übrig. Der Stern ist zu einem schwarzen Loch geworden, und das recht unspektakulär. Damit liefert M31-2014-DS1 möglicherweise den bisher besten Beweis für die Entstehung schwarzer Löcher ohne Supernova.
Die Heimat von M31-2014-DS1 war die Andromedagalaxie, eine Nachbargalaxie der Milchstraße, etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt: 9,5 Billionen Kilometer. Forschende haben den Stern begleitet und 2015 beobachtet, wie er erst hell aufleuchtete und anschließend fast vollständig verschwand. Ein Phänomen, das mit der Umwandlung in ein schwarzes Loch übereinstimmt: »Das legt nahe, dass viele schwarze Löcher ohne Supernova-Explosionen entstehen können«, sagte Astrophysiker Kishalay De, Hauptautor einer nun in der Fachzeitschrift »Science« veröffentlichten Studie.
Tatsächlich ist M31-2014-DS1 nur noch aufgrund eines schwachen Leuchtens nachweisbar. Es wird durch übrig gebliebenes Gas sowie Staub verursacht, die sich erhitzen, während sie von der Gravitation des neu entstandenen schwarzen Lochs angezogen werden. Wissenschaftler wissen seit gut 50 Jahren, dass schwarze Löcher existieren, aber es gibt immer noch »sehr, sehr wenige Beobachtungsdaten darüber, wie Sterne zu schwarzen Löchern werden«, sagte De dazu. »Diese Entdeckung liefert daher wichtige Erkenntnisse über diesen Prozess.«
Die Schockwelle war wohl nicht stark genug
M31-2014-DS1 war zu Beginn seiner Existenz mindestens 13-mal massereicher als unsere Sonne, schleuderte jedoch in seiner relativ kurzen Lebensdauer durch starke Sternwinde etwa 60 Prozent seiner Masse nach außen, bevor er starb. Normalerweise hinterlässt ein massereicher Stern, wenn er explodiert, einen Neutronenstern, den kollabierten Kern des früheren Sterns. Forscher De erklärte: »Dieser Kollaps erzeugt eine Schockwelle«, bei der »die äußeren Schichten des Sterns als helle Supernova vollständig ausgestoßen werden.«
Bei M31-2014-DS1 reichte die durch den Kollaps erzeugte Schockwelle jedoch nicht aus, um genügend Energie aufzubringen, den Stern vollständig zur Detonation zu bringen. »Wir nennen dies eine fehlgeschlagene Supernova«, sagte Andrea Antoni, Astrophysiker und Mitautor der Studie. »Die Schwerkraft war daher dominant und führte zur Entstehung eines schwarzen Lochs«, ergänzte De. »Die äußere Hülle des Sterns wurde sanft abgestoßen, anstatt explosionsartig ausgestoßen zu werden. Als sich dieses Material ausdehnte und abkühlte, erzeugte es eine kurzzeitige Aufhellung im Infrarotbereich. Anschließend verlor der Stern seine zentrale Energiequelle und verschwand aus dem sichtbaren Spektrum.«
Der Ausstoß der äußeren Schichten des Sterns ist etwa tausendmal weniger energiereich als eine Supernova, sagte Antoni. Damit ein Stern so »leise« verschwinden und implodieren könne wie dieser, so Co-Autorin Morgan MacLeod, dürfe er sich wohl vor dem Kollaps nicht zu schnell drehen. Dann würden nur die äußersten Schichten abgestoßen werden – und der Rest falle ins schwarze Loch.
Das neugeborene schwarze Loch hat eine Masse, die etwa fünfmal so groß ist wie die der Sonne.
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