JWST entdeckt Hinweise auf einen Neutronenstern, der von der Supernova 1987A zurückgelassen wurde

In der Staubwolke, die die Supernova 1987A, die berühmteste Sternexplosion der modernen Geschichte, hinterlassen hat, haben Astronomen überzeugende Beweise für einen lange gesuchten Neutronenstern gefunden.

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat indirekte Hinweise auf eine starke Röntgenquelle – wahrscheinlich eine Art Neutronenstern – entdeckt, die aus dem Kern des Supernova-Überrests stammt, berichten Forscher vom 22. Februar Wissenschaft. Die Ergebnisse sind Teil einer 37-jährigen Suche nach der Frage, was nach der nächsten Supernova seit fast 400 Jahren geschah, und könnten Einblicke in das Verhalten eines Neutronensterns nur Jahrzehnte nach seiner Geburt geben.

„Supernova 1987A ist wirklich ein einzigartiges Labor zur Untersuchung von Supernovae“, sagte der Astronom Patrick Kavanagh am 17. Februar in einer Pressekonferenz beim Treffen der American Association for the Advancement of Science in Denver. Es ist „das Geschenk, das immer weitergegeben wird, wobei neue Beobachtungen ständig neue Entdeckungen hervorbringen“, sagte Kavanagh von der Maynooth University in Irland.

Am 23. Februar 1987 beobachteten Teleskope auf der ganzen Welt eine spektakuläre Supernova in der Großen Magellanschen Wolke, einer Begleitgalaxie der Milchstraße (SN: 08.02.17). Solche Explosionen treten auf, wenn ein Stern mit mindestens der achtfachen Sonnenmasse stirbt. Die Supernova 1987A, wie sie genannt wurde, befand sich in einer astronomisch geringen Entfernung von 160.000 Lichtjahren und war noch Monate später mit bloßem Auge am Nachthimmel sichtbar. Die energiereiche Explosion erzeugte enorme Mengen an Neutrinos, von denen eine Handvoll in Detektoren auf der Erde landete. Es war das erste Mal, dass solche geisterhaften Teilchen von außerhalb des Sonnensystems kamen.

Seitdem fragen sich Wissenschaftler, ob der Eisenkern des blauen Überriesensterns, der zu 1987A führte, zu einem ultradichten Neutronenstern kollabierte oder bis hin zu einem Schwarzen Loch schrumpfte. Die Tatsache, dass Neutrinos dem Ereignis entkommen konnten, spricht für die Möglichkeit eines Neutronensterns, aber was auch immer zurückblieb, muss noch entdeckt werden. Das liegt zum Teil daran, dass die äußeren Schichten des ursprünglichen Sterns, die sich nun mit 10.000 Kilometern pro Sekunde von der Explosion wegbewegen, einen dichten Staubschleier erzeugen, der den Bereich verdeckt.

Infrarotlicht dringt leichter durch Staub als andere Wellenlängen. Daher sind die Infrarotaugen des James Webb Space Telescope (JWST) gut geeignet, um in die Wolke um 1987A zu blicken. Mit JWST erfassten Kavanagh und seine Kollegen Licht mit Signaturen, die auf das Vorhandensein von Argon und Schwefel in der staubigen Zentralregion hinweisen. Bezeichnenderweise waren diese Elemente ionisiert worden, was bedeutete, dass ihnen einige Elektronen entzogen worden waren.

„Sie brauchen eine Quelle hoher Energie [X-rays] um diese Ionen zu erzeugen“, sagt Co-Autor Claes Fransson, ein Astronom an der Universität Stockholm. „Die Frage ist: ‚Was verursacht diese Ionisierung?‘“

Das Team glaubt, dass es zwei Möglichkeiten gibt. Die Supernova 1987A könnte einen Pulsar hinterlassen haben, einen stark magnetisierten Neutronenstern, der starke Strahlungsstrahlen erzeugt, ähnlich denen im viel näheren Krebsnebel, dem Überrest einer fast 1.000 Jahre alten Supernova (SN: 23.05.22). Alternativ könnten die Röntgenstrahlen von einem gewöhnlichen Neutronenstern stammen, dessen neugeborene Oberfläche bei einer Million Grad Celsius glühen würde.

„Dies ist einer der stärksten indirekten Beweise für die Anwesenheit eines Neutronensterns“, sagt Aravind Pazhayath Ravi, ein Astrophysiker an der University of California in Davis, der nicht an der Arbeit beteiligt war. Obwohl es sich noch nicht um einen direkten Nachweis handelt, ergänzt es frühere Daten, die von Instrumenten wie dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array gesammelt wurden, sagt er.

Wenn Forscher das Licht des Neutronensterns direkt einfangen können, können sie ältere Neutronensterne anderswo im Kosmos mit einem vergleichen, der kurz nach seiner Geburt gesehen wurde, und Astronomen Einblicke in die innere Struktur solcher exotischen Objekte geben. Dafür müssen die Wolken rund um den Rest von 1987A wahrscheinlich noch etwas dünner werden, ein Ereignis, das in etwa den nächsten zehn Jahren oder so erwartet wird, sagt Ravi.

„Irgendwann wird es passieren, dass wir das Foto des jüngsten jemals beobachteten Neutronensterns haben“, sagt er.