Bodengestützte Teleskope lieferten den ersten Echtzeit-Blick auf den Todeskampf eines roten Überriesensterns. Obwohl dies nicht die hellsten oder massereichsten Sterne sind, sind sie in Bezug auf das Volumen die größten.
Der Stern im Herzen dieser neuen Forschung, der sich in der Galaxie NGC 5731 etwa 120 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, war jedoch zehnmal massereicher als die Sonne, bevor sie explodierte.
Bevor sie in Glanz erlöschen, erleben manche Sterne heftige Eruptionen oder setzen glühend heiße Gasschichten frei. Bis Astronomen Zeugen dieses Ereignisses wurden, glaubten sie, dass rote Überriesen relativ ruhig waren, bevor sie zu einer Supernova explodierten oder zu einem dichten Neutronenstern kollabierten.
Stattdessen beobachteten Wissenschaftler, wie sich der Stern auf dramatische Weise selbst zerstörte, bevor er in einer Supernova vom Typ II kollabierte. Dieser Sternentod ist der schnelle Kollaps und die heftige Explosion eines massereichen Sterns, nachdem er den Wasserstoff, Helium und andere Elemente in seinem Kern durchgebrannt hat.
“Dies ist ein Durchbruch in unserem Verständnis davon, was massereiche Sterne kurz vor ihrem Tod tun”, sagte der leitende Studienautor Wynn Jacobson-Galán, ein Graduate Research Fellow der National Science Foundation an der University of California, Berkeley, in einer Erklärung.
“Der direkte Nachweis von Prä-Supernova-Aktivität in einem Roten Überriesenstern wurde noch nie zuvor in einer gewöhnlichen Supernova vom Typ II beobachtet. Zum ersten Mal haben wir einen Roten Überriesenstern explodieren sehen.”
Die letzten Momente des Sternentodes
Astronomen wurden erstmals 130 Tage vor seiner Entstehung zur Supernova auf die ungewöhnliche Aktivität des Sterns aufmerksam gemacht. Helle Strahlung wurde im Sommer 2020 vom Pan-STARRS-Teleskop des University of Hawaii Institute for Astronomy auf Mauis Haleakal entdeckt.
Dann, im Herbst dieses Jahres, beobachteten die Forscher an derselben Stelle eine Supernova.
Sie beobachteten es mit dem Low Resolution Imaging Spectrometer des WM Keck Observatory auf Maunakea, Hawaii, und nannten es die Supernova 2020tlf. Ihre Beobachtungen zeigten, dass sich um den Stern herum Material befand, als er explodierte – das helle Gas, das der Stern im Sommer heftig von sich selbst weggestoßen hat.
“Es ist, als würde man einer tickenden Zeitbombe zusehen”, sagte die leitende Studienautorin Raffaella Margutti, außerordentliche Professorin für Astronomie und Astrophysik an der UC Berkeley, in einer Erklärung. “Wir haben noch nie eine solch heftige Aktivität bei einem sterbenden roten Überriesenstern bestätigt, bei dem wir sehen, dass er eine so leuchtende Emission erzeugt, dann kollabiert und verbrennt.”
Einige dieser massereichen Sterne erfahren wahrscheinlich interne Folgeveränderungen, die die stürmische Freisetzung von Gas verursachen, bevor sie sterben, wie der Befund gezeigt hat.
Die Arbeit wurde durchgeführt, als Jacobson-Galán und Margutti noch an der Northwestern University waren. Sie hatten Fernzugriff auf die Teleskope des Keck-Observatoriums in Hawai’i, was “einen direkten Beweis dafür lieferte, dass ein massereicher Stern in eine Supernova-Explosion übergeht”, sagte Margutti.
„Ich bin am meisten begeistert von all den neuen ‚Unbekannten‘, die durch diese Entdeckung freigeschaltet wurden“, sagte Jacobson-Galán. “Die Entdeckung weiterer Ereignisse wie SN 2020tlf wird einen dramatischen Einfluss darauf haben, wie wir die letzten Monate der Sternentwicklung definieren und Beobachter und Theoretiker bei der Suche nach der Lösung des Rätsels darüber, wie massereiche Sterne die letzten Momente ihres Lebens verbringen, vereinen.”