Multiwellenlängenbild von SN1987A. (ALMA et al., siehe unten) Im Februar 1987 erhellte sich der Himmel. In der Großen Magellanschen Wolke, 167.644 Lichtjahre entfernt, beobachteten Astronomen, wie ein massereicher Stern in einer spektakulären Supernova starb, der erdnächsten seit Hunderten von Jahren.
Doch als das Feuerwerk verstummte, fehlte etwas. Es gab keine Anzeichen dafür Neutronenstern das hätte zurückgelassen werden sollen.
Jetzt, 33 Jahre später, haben Astronomen endlich einen Blick auf diesen toten Stern erhascht, der aus einer dicken Wolke aus dunklem Staub im Zentrum des Supernova-Überrests hervorschimmerte – den leuchtenden Trümmern seiner eigenen Sterneingeweide.
Multiwellenlängenbilder von SN1987A, wobei der gelbe Fleck in der Mitte des zusammengesetzten Bildes auf den Neutronenstern NS 1987A schließen lässt. (ALMA [ESO/NAOJ/NRAO], P. Cigan und R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA)
Abhängig von der Art des sterbenden Sterns gibt es verschiedene Arten von Supernovae. Diejenigen, die einen Neutronenstern erzeugen – Supernovae vom Typ II – beginnen mit einem Stern zwischen der acht- und 30-fachen Masse der Sonne, der immer instabiler wird, wenn ihm die Elemente ausgehen, die er tragen kann Kernfusion .
Schließlich explodiert es, stößt sein äußeres Material aus und spuckt Licht aus Neutrinos durch den Weltraum, während der Kern in einen Neutronenstern kollabiert.
Im Fall der Supernova von 1987 verlief alles wie erwartet. Ein alter blauer Überriese namens Sandalen -69 202 , etwa 20-mal so groß wie die Masse der Sonne, explodierte in einer spektakulären Lichtshow – so hell, dass es mit bloßem Auge sichtbar war – entsprechend a Neutrino Schauer hier auf der Erde entdeckt.
Das Ereignis hinterließ einen leuchtenden Supernova-Überrest namens SN 1987A. Doch im Zentrum konnten Astronomen keine Spur des erwarteten neugeborenen Neutronensterns finden.
Dann, im November letzten Jahres, ein Forscherteam unter der Leitung von Phil Cigan von der Universität Cardiff im Vereinigten Königreich gab bekannt, dass sie es endlich gefunden hatten ein heißer, heller Fleck im Kern des Überrestes mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chile. Sie sagten, es stimme mit einem Neutronenstern überein, der von einer dicken Staubwolke umgeben sei.
„Wir waren sehr überrascht, diesen warmen Fleck zu sehen, der von einer dicken Staubwolke im Supernova-Überrest erzeugt wurde.“ Es muss etwas in der Wolke sein, das den Staub erhitzt und ihn zum Leuchten bringt. „Deshalb haben wir vermutet, dass sich in der Staubwolke ein Neutronenstern verbirgt“, erklärte die Astrophysikerin Mikako Matsuura der Universität Cardiff.
Aber es gab immer noch ein Problem. Was auch immer im Inneren des Klumpens glühte, es sah so aus, als wäre er möglicherweise zu hell, um ein Neutronenstern zu sein.
Hier kommt ein Team unter der Leitung des Astrophysikers Dany Page von der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko ins Spiel. Page war Doktorand, als Sanduleak -69 202 kablooey wurde, und er studiert seitdem SN 1987A.
In einer neuen Arbeit haben Page und sein Team theoretisch nachgewiesen, dass es sich bei dem leuchtenden Fleck tatsächlich um einen Neutronenstern handeln kann. Seine Helligkeit stimmt mit der thermischen Emission eines sehr jungen Neutronensterns überein – mit anderen Worten, er ist immer noch sehr, sehr heiß von der Supernova-Explosion. Sie haben den Neutronenstern NS 1987A genannt.
„Trotz der enormen Komplexität einer Supernova-Explosion und der extremen Bedingungen, die im Inneren eines Neutronensterns herrschen, ist die Entdeckung eines warmen Staubklumpens eine Bestätigung mehrerer Vorhersagen.“ sagte Seite .
Die Hitze – rund 5 Millionen Grad Celsius (9 Millionen Grad Fahrenheit) – ist eine dieser Vorhersagen. Ein weiterer Grund ist der Standort des Sterns. Es befindet sich nicht genau im Zentrum der Supernova, sondern bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 700 Kilometern pro Sekunde (435 Meilen pro Sekunde) von ihr weg.
Das ist überhaupt nicht ungewöhnlich – wenn eine Supernova-Explosion ungleichmäßig verläuft, kann sie den kollabierten Sternkern quer durch die Galaxie schleudern absolut verrückte Geschwindigkeiten .
Das Team verglich die Beobachtungen auch mit anderen möglichen Szenarien, etwa dem radioaktiven Zerfall von Isotopen. Sie untersuchten auch die Passform für a Drücken Sie - eine Art schnell rotierender, pulsierender Neutronenstern - oder a schwarzes Loch . Keine dieser Erklärungen passt so gut zu den Daten wie ein normaler Neutronenstern.
Der Analyse des Teams zufolge hätte NS 1987A einen Durchmesser von etwa 25 Kilometern und etwa das 1,38-fache der Masse der Sonne – alles völlig normal für einen Neutronenstern.
Aber es ist auch der jüngste Neutronenstern, den wir je gesehen haben – der nächstjüngste befindet sich im Supernova-Überrest Cassiopeia A , der 11.000 Lichtjahre entfernt ist und im 17. Jahrhundert explodierte – was bedeutet, dass er unschätzbare Einblicke in dieses metamorphe Stadium der Sternentwicklung bieten kann.
„Der Neutronenstern verhält sich genau so, wie wir es erwartet haben“ sagte der Astronom James Lattimer der Stony Brook University.
'Diese Neutrinos deutete darauf hin, dass sich nie ein Schwarzes Loch gebildet hat, und darüber hinaus scheint es für ein Schwarzes Loch schwierig zu sein, die beobachtete Helligkeit des Flecks zu erklären. „Wir verglichen alle Möglichkeiten und kamen zu dem Schluss, dass ein heißer Neutronenstern die wahrscheinlichste Erklärung ist.“
Da der mutmaßliche Neutronenstern immer noch in Staub gehüllt ist, ist eine direkte Beobachtung, die diesen Befund bestätigen würde, derzeit unmöglich. Astronomen werden es noch Jahrzehnte lang beobachten, um zu sehen, was aus dieser wolkigen Puppe entsteht.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal .