Im Jahr 1979 entdeckte der Amateurastronom Gus Johnson eine Supernova in einer Entfernung von etwa 50 Millionen Lichtjahren von der Erde entfernt, als ein Stern zusammenbrach, der etwa 20 Mal so groß war wie unsere Sonne. Seitdem haben Astronomen SN 1979C im Auge behalten, das sich in . befindet M 100 im Jungfrau-Cluster. Mit Beobachtungen des Chandra-Teleskops haben die Röntgenemissionen des Objekts Astronomen zu der Annahme veranlasst, dass der Supernova-Überrest ein Schwarzes Loch geworden ist. Wenn dies der Fall wäre, wäre es das jüngste bekannte Schwarze Loch in unserer nahegelegenen kosmischen Nachbarschaft und würde Astronomen die beispiellose Gelegenheit bieten, die Entwicklung dieser Art von Objekten von Kindheit an zu beobachten.
„Wenn unsere Interpretation richtig ist, ist dies das nächste Beispiel, bei dem die Geburt eines Schwarzen Lochs beobachtet wurde“, sagte der Astronom Daniel Patnaude während einer Pressekonferenz der NASA am Montag. Patnaude ist vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und der Hauptautor eines neuen Artikels.
SN 1970C gehört zu einer Art von Supernova-Explosionen, die als lineare Typ-II- oder Kernkollaps-Supernovae bezeichnet werden und etwa 6% der bekannten Sternexplosionen ausmachen. Während zuvor viele neue Schwarze Löcher im fernen Universum in Form von Gammastrahlenausbrüchen (GRBs) entdeckt wurden, unterscheidet sich SN 1979C dadurch, dass es viel näher liegt und Kernkollaps-Supernovae wahrscheinlich nicht mit einem GRB in Verbindung gebracht werden. Theorien besagen, dass sich die meisten Schwarzen Löcher bilden sollten, wenn der Kern eines Sterns kollabiert und kein Gammastrahlenausbruch erzeugt wird, aber dies könnte das erste Mal sein, dass diese Methode zur Herstellung eines Schwarzen Lochs beobachtet wurde.
Es gab eine Debatte darüber, welche Sterngröße ein Schwarzes Loch erzeugen wird, welche Größe einen Neutronenstern erzeugt. Die Sonnenmasse von 20 liegt genau an der Grenze zwischen den beiden, daher sind sich Astronomen nicht ganz sicher, ob es sich um ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern handelt. Da die Röntgenemissionen dieses Objekts jedoch in den letzten 31 Jahren konstant geblieben sind, glauben Astronomen, dass dies ein Schwarzes Loch ist, da die Röntgenemissionen beim Abkühlen eines Neutronensterns verblassen.
Diese Animation zeigt, wie sich in SN 1979C ein Schwarzes Loch gebildet haben könnte. Gezeigt wird der Kollaps eines massereichen Sterns, nachdem er seinen Brennstoff verbraucht hat. Dann wird ein Lichtblitz eines Schocks gezeigt, der die Oberfläche des Sterns durchbricht, gefolgt von einer mächtigen Supernova-Explosion. Die Ansicht zoomt dann in das Zentrum der Explosion: Credits: NASA/CXC/A.Hobart
Als Vorbehalt sagte Co-Autor Avi Loeb jedoch, dass es wirklich viel länger als 31 Jahre dauert, um große Veränderungen zu sehen, aber er sagte, dass die Tatsache, dass die Beleuchtung konstant war, ein Beweis für ein Schwarzes Loch ist.
Obwohl die Beweise auf ein neu gebildetes Schwarzes Loch hinweisen, gibt es einige andere Möglichkeiten, was es sein könnte. Einige haben vorgeschlagen, dass das Objekt ein Magnetar oder eine Druckwelle sein könnte, aber die Beweise zeigen, dass diese beiden Optionen nicht sehr wahrscheinlich sind.
Eine weitere interessante Möglichkeit ist, dass ein junger, sich schnell drehender Neutronenstern mit einem starken Wind aus hochenergetischen Teilchen für die Röntgenstrahlung verantwortlich sein könnte. Damit wäre das Objekt in SN 1979C das jüngste und hellste Beispiel für einen solchen „Pulsar-Windnebel“ und der jüngste bekannte Neutronenstern. Der Krebspulsar, das bekannteste Beispiel für einen hellen Pulsarwindnebel, ist etwa 950 Jahre alt.
„Ich freue mich über diese Entdeckung, egal ob es sich um ein Schwarzes Loch oder einen Pulsarwindnebel handelt“, sagte der Astrophysiker Alex Fillipenko, der an dem Briefing teilnahm. „Ein Pulsarwindnebel wäre interessant, weil er der jüngste bekannte in dieser Kategorie wäre.“
„Das wirklich Spannende ist, dass wir zum ersten Mal das genaue Geburtsdatum dieses Objekts kennen“, sagte Kim Weaver, ein Astrophysiker vom Goddard Space Flight Center. „Wir wissen, dass es noch sehr jung ist und wir wollen beobachten, wie sich das System entwickelt.“ und verändert sich, während es zu einem Kind heranwächst und ein Teenager wird. Noch wichtiger ist, dass wir in der Lage sein werden, die Physik zu verstehen. Dies ist eine Geschichte von Wissenschaft in Aktion.“
Das Alter des möglichen Schwarzen Lochs richtet sich natürlich nach unserem Blickwinkel. Da die Galaxie 50 Millionen Lichtjahre entfernt ist, ereignete sich die Supernova vor 50 Millionen Jahren. Aber für uns fand die Explosion erst vor 31 Jahren statt.
Lesen Sie das Papier des Teams: Beweise für einen Schwarzen-Loch-Überrest in der Typ-IIL-Supernova 1979C
Autoren: D. J. Patnaude, A. Loeb, C. Jones.
Quelle: NASA-TV-Briefing, NASA