In der Regel ist Staub eher ein Problem als die Lösung. Im Fall der Supernova SN2025pht ist es jedoch umgekehrt. Deren Aufleuchten in der rund 39 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 1637 im südlichen Sternbild Eridanus war am 29. Juni 2025 im Rahmen einer Himmelsdurchmusterung für Supernovae registriert worden. Auf der Suche nach ihrem Vorgängerstern wurden Forscherinnen und Forscher in Archivaufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops sowie des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) fündig, die den Roten Überriesen über einen Zeitraum von 31 Jahren hinweg in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen zeigen. Wie die Wissenschaftler in ihrer im Fachmagazin »The Astrophysical Journal Letters« erschienenen Studie schreiben, ist dieser Rote Überriese von einer unerwartet dicken Staubhülle umgeben. Diese Beobachtung könnte dabei helfen, das »Problem der Roten Überriesen« zu lösen.

Wie ein Team um Charles Kilpatrick von der Northwestern University berichtet, handelt es sich bei SN2025pht um eine Kernkollaps-Supernova vom Typ II, bei der ein Stern mit einer ursprünglichen Masse von 8 bis 30 Sonnenmassen seine Entwicklung mit einer gigantischen Explosion beendete. Zu diesem Zeitpunkt fusionieren in seinem Inneren massereichere Elemente. Dabei bläht er sich auf und wird zu einem Roten Überriesen. Das uns wohl vertrauteste Beispiel ist Beteigeuze im Sternbild Orion, dessen Leuchtkraft 100 000-mal größer als die der Sonne ist und der den Erwartungen nach in weniger als einer Million Jahre als Supernova explodieren sollte. Es gibt auch noch weitaus leuchtstärkere Rote Überriesen im Weltraum, die bis zu 300 000-mal heller als unsere Sonne sind. Doch ausgerechnet diese leuchtenden Giganten scheinen nicht als Supernovae zu explodieren.

Zwar haben Astronominnen und Astronomen tausende Kernkollaps-Supernovae beobachtet. Doch nur die wenigsten davon können sie mit einem Vorgängerstern in Verbindung bringen. Das liegt unter anderem daran, dass sich eine Supernova selten ankündigt und Forschende hoffen müssen, dass es zufällig Aufnahmen des entsprechenden Himmelsbereichs gibt, die zeigen, was sich dort vor der Sternexplosion befunden hat. Zwar wird aus den bislang entdeckten Supernova-Vorgängern ersichtlich, dass es sich dabei überwiegend um Rote Überriesen handelt. Darunter befindet sich jedoch kein Exemplar, dessen Leuchtkraft das 150 000-Fache der Sonne übersteigt. Diese Diskrepanz zwischen beobachteten Supernova-Vorgängern und der allgemeinen Population aus Roten Überriesen stellt das »Problem der Roten Überriesen« dar. Lösungsvorschläge lauten beispielsweise, dass die hellsten Roten Überriesen vielleicht gar nicht als Supernovae explodieren, sondern stattdessen als eine Art »Un-Nova« direkt zu einem Schwarzen Loch kollabieren. 

Bei diesem Problem ist die Leuchtkraft der Roten Überriesen der entscheidende Faktor. Sie bezieht sich nicht darauf, wie hell ein Himmelskörper in einem bestimmten Wellenlängenbereich leuchtet, sondern auf die gesamte abgegebene Strahlungsleistung über alle Wellenlängenbereiche hinweg. Da es für Himmelsobjekte nicht möglich ist, sie direkt zu messen, weil kein Detektor über den gesamten Spektralbereich empfindlich ist, stehen Forschenden üblicherweise nur die Messungen einzelner, enger Wellenlängenbereiche zur Verfügung, beispielsweise die eines oder mehrerer Teleskopfilter. Von diesen können sie mithilfe von statistischen Modellen die Verteilung der elektromagnetischen Strahlungsleistung und somit die Leuchtkraft abschätzen. 

Laut der Analyse der Wissenschaftler von der Northwestern University hatte der Vorgänger von SN2025pht eine Masse von rund 15 Sonnenmassen, seine Leuchtkraft entsprach etwa dem 100 000-Fachen der Sonne. Dank des Instruments MIRI am JWST konnten Kilpatrick und seine Kollegen erstmals einen Supernova-Vorgänger bei Wellenlängen von mehr als fünf Mikrometern beobachten. Sie erhielten somit außergewöhnlich viele Datenpunkte in einem Wellenlängenbereich von 0,8 Mikrometern bis zu 7,6 Mikrometern. Diese Datenpunkte bei größeren Wellenlängen lieferten den entscheidenden Hinweis darauf, dass der Rote Überriese von einer außergewöhnlich dicken Staubschicht umgeben gewesen sein muss.

Da Staub elektromagnetische Strahlung umso stärker absorbiert, je kürzer die Wellenlänge ist, wäre der SN2025pht-Vorgänger beispielsweise im sichtbaren Bereich rund 100-mal leuchtschwächer erschienen, als er tatsächlich war. Zwar gehört der Vorgänger von SN2025pht nicht zu jenen Roten Überriesen, bei denen sich Forschende fragen, ob sie überhaupt als Supernova explodieren. Doch weil bisherige Beobachtungen der Supernova-Vorgänger vor allem mit dem Hubble-Weltraumteleskop gemacht wurden und es im Gegensatz zum JWST auf kürzere Wellenlängen im Infrarotbereich ausgelegt ist, kann Hubble den Staub im Vergleich zum JWST nicht so gut sehen. Die bisherigen Beobachtungen bei kürzeren Wellenlängen würde sie röter und dunkler erscheinen lassen, als sie tatsächlich sind. 

Deshalb geht das Team um Kilpatrick davon aus, dass die Gesamtleuchtkraft der bislang beobachteten Supernova-Vorgänger unterschätzt wurde, falls diese ebenfalls von Staubhüllen umgeben sind. Künftige Beobachtungen mit dem JWST im mittleren Infrarotbereich werden zeigen können, ob die staubigen Hüllen der Roten Überriesen tatsächlich des Rätsels Lösung sind.