Nach dem großen Leuchten: Die Supernova von 1987 hinterließ einen Neutronenstern

Vor fast genau 37 Jahren leuchtet am südlichen Himmel ein neuer Stern auf: In der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie unserer Milchstraße, war ein massereicher Stern als Supernova explodiert. Jetzt bestätigt ein internationales Forschungsteam erstmals einen lange gehegten Verdacht: Wie die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“ berichten, ist bei der Explosion ein Neutronenstern zurückgeblieben.

Die unter der Bezeichnung SN 187A registrierte Supernova vom 24. Februar 1987 ist ein Glücksfall für die Astronomen. Sie ist nicht nur die hellste Sternexplosion am irdischen Himmel seit 400 Jahren, sondern auch die uns mit 160 000 Lichtjahren am nächsten gelegene. Alle anderen, von Himmelsforschern beobachteten Supernovae fanden in viele Millionen oder gar Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxien statt. Die geringe Entfernung macht es erstmals möglich, die Vorgänge in der Umgebung einer solchen Sternenkatastrophe in Echtzeit detailliert zu beobachten.

Und mit noch einem weiteren Trumpf kann SN 187A aufgrund ihrer geringen Entfernung aufwarten: Bereits am Tag bevor die Supernova am Himmel aufleuchtete, registrierten spezielle unterirdische Detektoren einen Schauer von Neutrinos. Die geisterhaften Elementarteilchen treten kaum mit Materie in Wechselwirkung und sind deshalb nur mit gigantischen Detektoren nachweisbar.

© J. Larsson

Doch sie lieferten in diesem Fall eine wichtige Information: Bei der Explosion muss ein Neutronenstern entstanden sein. Unklar blieb dabei, ob dieser Neutronenstern stabil war – oder in Sekundenbruchteilen weiter zu einem Schwarzen Loch zusammengestürzt ist.

Eine Million Tonnen im Stecknadelkopf

Bei einer Supernova stößt ein Stern mit der mehr als achtfachen Masse unserer Sonne, der seinen nuklearen Energievorrat aufgebraucht hat, seine Außenschichten ins All hinaus. Sein Inneres jedoch stürzt zu einem dichten, kompakten Objekt zusammen – je nach Masse zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch. In einem Neutronenstern erreicht die Materie ihre maximal mögliche Dichte, sie ist so dicht gepackt wie sonst nur in Kernen von Atomen. Ein stecknadelkopfgroßes Stückchen Neutronenstern enthält eine Million Tonnen Materie.

Der immense Druck im Inneren eines solchen Objekts presst die Elektronen in die Protonen der Atomkerne hinein – zurück bleiben ausschließlich Neutronen, daher der Name dieser Sternenleichen. Bei der Umwandlung von Protonen in Neutronen entstehen auch die geisterhaften Neutrinos. Deshalb zeigt der Nachweis des von SN 1987A erzeugten Neutrinoschauers den Forschern, dass dort ein Neutronenstern entstanden ist – zumindest vorläufig. 

Doch bislang gelang es trotz aller Anstrengungen nicht, einen Neutronenstern am Ort der Explosion aufzuspüren. Denn der direkte Blick ist durch Gas und Staub versperrt, also durch die bei der Explosion herausgeschleuderte Materie. Claes Fransson von der Universität Stockholm und seinen Kollegen gelang es jedoch, mithilfe des im Infrarot-Bereich beobachtenden Weltraumteleskops „James Webb“, diesen Schleier zu durchdringen.

Dabei stieß das Team in der unmittelbaren Umgebung der Explosion auf leuchtende Ionen der Stoffe Schwefel und Argon. Ionen sind Atome, denen durch starke Strahlung Elektronen entrissen worden sind. Es muss dort also, so folgern die Wissenschaftler, ausreichend energiereiche Strahlung geben. Und dafür finden sie zwei mögliche Erklärungen: Die Strahlung könne entweder von der etwa eine Million Grad heißen Oberfläche eines Neutronenstern stammen – oder von geladenen Teilchen, die von einem sich extrem schnell drehenden Neutronenstern mitgerissen werden.

„Beide Erklärungen erfordern also die Anwesenheit eines Neutronensterns“, so die Schlussfolgerung von Fransson und Kollegen. Welches Szenario korrekt ist, könne nur durch weitere Beobachtungen geklärt werden. Es sei aber auch möglich, dass es sich letztlich um eine Kombination von beiden Prozessen handele.