1987 wurden Astronomen Zeugen eines spektakulären Ereignisses, als sie eine titanische Supernova in 168.000 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Hydra entdeckten. Als 1987A bezeichnet (da es die erste Supernova war, die in diesem Jahr entdeckt wurde), war die Explosion eine der hellsten Supernovae, die seit mehr als 400 Jahren von der Erde aus gesehen wurden. Das letzte Mal war Keplers Supernova, die 1604 für erdgebundene Beobachter sichtbar war (daher die Bezeichnung SN 1604).
Seitdem haben Astronomen vergeblich versucht, das Firmenobjekt zu finden, von dem sie glaubten, dass es das Herz des aus der Explosion resultierenden Nebels war. Dank an aktuelle Beobachtungen und eine Folgestudie Von zwei internationalen Astronomenteams wurden neue Beweise erbracht, die die Theorie unterstützen, dass sich im Herzen von SN 1604 ein Neutronenstern befindet – was ihn zum jüngsten bekannten Neutronenstern machen würde.
Die Studien, die ihre jeweiligen Ergebnisse beschreiben, wurden beide veröffentlicht inDas Astrophysikalische Journal. Der erste, ' ALMA-Bilder mit hoher Winkelauflösung von Staub und Molekülen im SN 1987A-Ejekta ”, erschien in der Ausgabe vom 19. November 2019, während die zweite, “ NS 1987A in SN 1987A “ wurde in der Ausgabe vom 30. Juli 2020 veröffentlicht. Beide Studien stellen den Höhepunkt von dreißig Jahren Forschung und Warten von Astronomen dar.
Als das Licht von SN 1987A am 23. Februar 1987 zum ersten Mal die Erde erreichte, entdeckten Astronomen auch Neutrinos, was viele vermuten ließ, dass sich mit dem Kollaps des Sterns ein Neutronenstern bildete. Als Wissenschaftler jedoch keine Beweise für diesen Stern finden konnten, fragten sie sich, ob die Supernova stattdessen zu einem Schwarzen Loch geführt hatte.
Infolgedessen hat die astronomische Gemeinschaft jahrzehntelang darauf gewartet, einen Blick darauf zu werfen, was sich hinter der sehr dicken Staub- und Gaswolke SN 1987A verbirgt. In 2019 , hat ein Team unter der Leitung des wissenschaftlichen Mitarbeiters Dr. Phil Cigan von der Cardiff University genau dies mithilfe der Atacama Large Millimeter-Submillimeter-Array (ALMA) Radioteleskop.
Mit ALMA erhielt das Team hochauflösende Bilder eines heißen „Klumpens“ im Kern von SN 1987A, der heller war als seine Umgebung und mit der Stelle übereinstimmte, an der Astronomen einen Neutronenstern erwarteten. Während viele Teleskope im Laufe der Jahre Bilder von SN 1987A aufgenommen haben, war keines in der Lage, den Kern mit der gleichen Präzision zu beobachten. Aus ihren Beobachtungen schlossen sie, dass ein Neutronenstern (NS 1987A) im Herzen der Supernova liegt.
Wie Dr. Mikako Matsuura, wissenschaftlicher Mitarbeiter und STFC Ernest Rutherford Fellow von der Cardiff University (war auch Teil des Entdeckungsteams), in einem kürzlich erschienenen NRAO Pressemitteilung :
„Wir waren sehr überrascht, diesen warmen Klecks zu sehen, der von einer dicken Staubwolke im Supernova-Überrest gebildet wird. Es muss etwas in der Wolke sein, das den Staub erhitzt hat und ihn zum Leuchten bringt. Deshalb haben wir vorgeschlagen, dass sich in der Staubwolke ein Neutronenstern versteckt.
Während Matsuura und ihre Teamkollegen von dem Ergebnis begeistert waren, waren sie jedoch neugierig auf die Helligkeit des Blobs – die zu hell schien, um zu existieren. Hier traten Dany Page und seine Kollegen mit neuen Erkenntnissen ins Spiel. Page, Astrophysiker am Instituto de Astronomía der National Autonomous University of Mexico, studiert seit Jahren SN 1987A.
Zusammen mit seinen Kollegen von der Stony Brook University, der University of Ohio und dem Max-Planck-Institut für Astrophysik führte Page eine theoretische Studie über die Helligkeit von SN 1987A durch. Ihr Fazit, der Neutronenstern ist besonders hell, weil er so jung ist. Als er erklärt :
„Ich war mitten in meiner Doktorarbeit, als die Supernova passierte. Es war eines der größten Ereignisse in meinem Leben, das mich dazu brachte, meine Karriere zu ändern, um zu versuchen, dieses Rätsel zu lösen. Es war wie ein moderner heiliger Gral… Trotz der überragenden Komplexität einer Supernova-Explosion und der extremen Bedingungen, die im Inneren eines Neutronensterns herrschen, bestätigt der Nachweis eines warmen Staubklumpens mehrere Vorhersagen.“
Diese Vorhersagen beinhalten den Standort und die Temperatur des Vorläufersterns, der laut ihrer Studie genau dort ist, wo Astronomen glauben, dass er nach einem Kollaps und einer Explosion sein sollte. Laut den Supernova-Modellen, die Page und sein Team erstellt haben, hat die Explosion den Neutronenstern mit relativistischen Geschwindigkeiten (einem Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit) von seinem Ursprungsort entfernt.
Künstlerische Darstellung des Materials um die Supernova 1987A. Bildnachweis: ESO/L. Calçada
In der Zwischenzeit sagte ihr Modell voraus, dass die Temperatur des Neutronensterns etwa 5 Millionen . betragen würde°C (9 Millionen°F), was ausreicht, um die Helligkeit des Blobs zu erklären. Ihre Ergebnisse widersprachen jedoch auch der gängigen Erwartung, dass der Neutronenstern ein Pulsar sein würde. Kurz gesagt, die Leistung eines Pulsars hängt von seiner Spinrate und der magnetischen Feldstärke ab, die sehr fein abgestimmt werden müssten, um den Beobachtungen des Teams zu entsprechen.
James Lattimer, Professor für Astronomie an der Stony Brook University und Mitglied des Forschungsteams von Page, hat SN 1987A ebenfalls seit seinem ersten Erscheinen verfolgt. Zuvor veröffentlichte er Forschungsarbeiten, in denen er vorhersagte, welche Art von Neutrinosignal eine Supernova erzeugen würde, das anschließend mit den Beobachtungen übereinstimmte. Als er Leg es :
„Der Neutronenstern verhält sich genau so, wie wir es erwartet haben. Diese Neutrinos legten nahe, dass sich nie ein Schwarzes Loch gebildet hat, und außerdem scheint es für ein Schwarzes Loch schwierig zu sein, die beobachtete Helligkeit des Klecks zu erklären. Wir haben alle Möglichkeiten verglichen und sind zu dem Schluss gekommen, dass ein heißer Neutronenstern die wahrscheinlichste Erklärung ist.“
Vorläufig stützen diese Ergebnisse die Vorhersage, dass ein Neutronenstern (kein Pulsar und kein Schwarzes Loch) im Zentrum von 1987A liegt. Nichts anderes als ein direktes Bild des Sterns würde jedoch beweisen, dass er zu diesem Zeitpunkt existiert. Dazu müssen Astronomen noch einige Jahrzehnte warten, bis sich Staub und Gas verflüchtigt und transparenter wird. In der Zwischenzeit ist dies jedoch ein großer Schritt in Richtung dieses letztendlichen Ziels.
Weiterlesen: NRAO , Das Astrophysikalische Journal , TAJ (2)
