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Sternenforschung: Der schwarzen Seele junger Kern

Live dabei zu sein, ist doch irgendwie etwas Besonderes. Erstens wegen der Stimmung, und zweitens entdeckt man eine Fülle von Details, die beim verspäteten Betrachten längst verloren gegangen sind. Deshalb verfolgen Astronomen mit Spannung, wie sich gerade jetzt in den Überresten einer Supernova ein Schwarzes Loch bildet.
Supernova 1986JLaden...
Es ist so eine Sache mit den Theorien in der Astrophysik: Sie entstehen häufig auf Grundlage von Beobachtungsdaten in den Köpfen und Computern der Wissenschaftler und umfassen häufig mehr, als an Werten hineingegangen ist. Geradezu vorbildlich lassen sich Aussagen treffen, an denen man durch Vergleich mit entsprechenden Objekten die Qualität der Theorie prüfen kann. Oder könnte. Denn nicht immer ist das Universum gnädig und liefert einen passenden Testfall in Beobachtungsreichweite oder -zeitnähe. Dann steht die Theorie ungeprüft da, wird vergessen oder mannigfach wiederholt, bis eines Tages vielleicht niemand mehr weiß, dass sie noch nicht verifiziert ist und eigentlich noch auf die Bestätigung wartet. Sich darum zu kümmern, bringt wissenschaftlich oft wenig Ruhm, denn "schließlich weiß ja jeder, dass..."

So ähnlich hätte es auch mit der Entstehungsgeschichte der Schwarzen Löcher geschehen können. Schließlich weiß ja jeder, dass diese Gravitationsstaubsauger entstehen, wenn ein Vorläuferstern von ungeheurer Masse in einer Supernova explodiert, einen Teil seiner Materie von sich schleudert und der gewaltige Rest unter der eigenen Schwerkraft zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Weiß jeder – hat bloß noch keiner gesehen. Diese Theorie ist nach wie vor ein Produkt von Zahlen, Formeln und Simulationen. Die Natur hat das Gedankengebäude bislang nicht bestätigt.

Supernova 1986JLaden...
Supernova 1986J | Radioaufnahme der Supernova 1986J. Im Hintergrund ist die Galaxie NGC 891 zu erkennen, in der sich die Supernova ereignet hat – zu erkennen als roter Fleck unterhalb des Zentrums. Im Vordergrund sind drei Aufnahmen von 1986J bei drei verschiedenen Frequenzen zu sehen. Das Bild ganz links wurde bei der niedrigsten Frequenz von 5 Gigahertz aufgenommen und zeigt die expandierende Hülle, die nach der Sternenexplosion ins All geschleudert wurde. Die Aufnahme ganz rechts (14 Gigahertz) zeigt den nun entdeckten Nebel um das Schwarzes Loch oder den Neutronenstern. In der Mitte eine Aufnahme bei einer Frequenz von 8 Gigahertz, hier ist der Übergang zwischen Hülle und zentralem Nebel erkennbar.
Vielleicht ist es aber nun endlich soweit. Das notwendige Ereignis fand aus unserer Sicht im Jahr 1983 statt, als in der Galaxie NGC 891 in "nur" 30 Millionen Lichtjahren Entfernung ein Riesenstern explodierte, der rund 20 Sonnenmassen umfasst hatte. Diesen Startschuss verpasste die Wissenschaft noch, aber immerhin registrierte sie 1986 die Supernova im Bereich von Radiowellen und gab ihr den Namen SN 1986J. Mit den Argusaugen – obwohl Astronomen bei Radiowellen lieber von "Ohren" und "hören" sprechen – der größten Verbunde von Radioteleskopen in Europa und den USA verfolgten sie fortan die Entwicklung der Supernova-Reste. Unter anderem blickte auch ein Team um Michael Bietenholz von der Universität York in Toronto am 11. November 2002 und am 22. Juni 2003 bei verschiedenen Frequenzen auf SN 1986J.

Beim Vergleich der einzelnen Bilder stellten sie fest, dass es deutliche Unterschiede gab: Während bei 5 Gigahertz die abgestoßene Hülle wunderbar zu erkennen war, trat sie bei 8,4 Gigahertz schwächer hervor. Dafür gab es eine zusätzliche kompakte Struktur zu sehen, die bei 15,4 Gigahertz praktisch das Bild beherrschte, wohingegen die Hülle in diesem Frequenzbereich verschwunden war. Keine der früheren Aufnahmen zeigte dieses Objekt. Worum also konnte es sich handeln?

Natürlich liegt die Vermutung nahe, dass die kompakte Radioquelle inmitten der Überreste einer Supernova ein junges Schwarzes Loch sein müsste. Aber passen die Messdaten zu dieser Annahme? Viele Werte sind es nicht, die den Forschern zur Verfügung stehen. Aus dem räumlichen Muster der Strahlenintensität bei den verschiedenen Frequenzen errechneten sie einen maximalen Durchmesser, die höchste Ausbreitungsgeschwindigkeit und die mögliche Temperatur des Objekts und verglichen diese mit den zu erwartenden Größen für Schwarze Löcher.

Tatsächlich passten Beobachtung und Theorie zusammen. Es könnte sich also um ein neues Schwarzes Loch handeln, dass begierig Materie in sich saugt, die beim Sturz einen Teil ihrer Energie im gesamten Wellenlängenbereich abstrahlt. Weil die abgesprengte, alte Hülle der Supernova langsam dünner wird und an manchen Stellen aufreißt, erreicht jetzt die Strahlung die Erde.

Doch es gibt noch eine andere Erklärungsmöglichkeit: Anstelle eines Schwarzen Loches könnte sich auch ein nicht ganz so massereicher Neutronenstern gebildet haben. In diesen Objekten sind die Atome so sehr zusammengepresst worden, dass Elektronen und Protonen sich zu Neutronen verbunden haben und es praktisch nur noch dicht gepackte Atomkerne gibt. Frische Neutronensterne haben ein Magnetfeld und rotieren sehr schnell. Dabei ziehen sie selbst eine Art magnetische Bremse, wodurch Energie in Form magnetischer Felder und ultraschneller Teilchen frei wird. Es entsteht daraus ein Nebel, der kräftige Radiowellen abstrahlt. Im Falle von SN 1986J könnte dieser Nebel die beobachtete Quelle sein.

Es ist also noch nicht ganz entschieden, was da in SN 1986J so strahlend aufgetaucht ist. Auf jeden Fall werden die Astrophysiker gespannt weiterhin in unsere Nachbargalaxie horchen. Denn so oder so ist es das erste Mal, dass sie ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern zweifelsfrei mit einer "modernen" Supernova in Zusammenhang bringen können. Und solche Gelegenheiten hat man in der Astronomie ja nur selten.
12.06.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 12.06.2004

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