Im Jahr 2014 registrierte ein NASA-Teleskop in der Andromeda-Galaxie ein merkwürdiges Signal. Das Infrarotlicht eines massereichen Sterns wurde über mehrere Jahre hinweg heller. Dann verblasste es abrupt. Der Stern war verschwunden. Zurück blieb nur eine Staubhülle.
Erst Jahre später fiel dieses Ereignis einem Forschungsteam um Kishalay De von der Columbia University auf. Die Auswertung der Archivdaten führte zu einer klaren Schlussfolgerung: Der Stern kollabierte direkt zu einem Schwarzen Loch – ohne vorher als Supernova zu explodieren. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Science.Ein Stern in Andromeda verschwand ohne Explosion. Forschende liefern nun Belege für einen direkten Kollaps zum Schwarzen Loch.
„Das war wahrscheinlich die überraschendste Entdeckung meines Lebens”, sagte De. „Der Beweis für das Verschwinden des Sterns lag in öffentlichen Archivdaten, und niemand hat ihn jahrelang bemerkt, bis wir ihn herausgesucht haben.”
Ein Stern, der nicht nach Lehrbuch starb
Der Stern mit der Bezeichnung M31-2014-DS1 befand sich in der Andromeda-Galaxie, rund 2,5 Mio. Lichtjahre von der Erde entfernt. Bei seiner Geburt besaß er etwa die 13-fache Masse der Sonne. Am Ende seines Lebens wog er nur noch rund fünf Sonnenmassen. Starke Sternwinde hatten einen Großteil der äußeren Hülle ins All geblasen.
Nach gängiger Theorie explodieren Sterne dieser Größenordnung als Supernova. Dabei schleudern sie ihre äußeren Schichten ins All, während der Kern entweder als Neutronenstern oder als Schwarzes Loch zurückbleibt. Doch hier blieb die Explosion aus.
„Das dramatische und anhaltende Verblassen dieses Sterns ist sehr ungewöhnlich und deutet darauf hin, dass keine Supernova stattfand“, erklärte De. Stattdessen brach der Kern offenbar vollständig in sich zusammen. Astronominnen und Astronomen sprechen von einem direkten Kollaps.
Theorie aus den 1970er-Jahren bestätigt
Die Idee ist nicht neu. Schon in den 1970er-Jahren sagten Modelle voraus, dass manche massereichen Sterne ohne sichtbare Explosion kollabieren könnten. Der entscheidende Hinweis sollte ein schwaches Infrarotleuchten sein. Es entsteht, wenn der sterbende Stern seine äußeren Schichten abstößt und diese von Staub umhüllt werden.
Genau dieses Muster fanden die Forschenden in Archivdaten der NEOWISE-Mission. Das Team führte dafür eine groß angelegte Analyse variabler Infrarotquellen in der Milchstraße und benachbarten Galaxien durch. M31-2014-DS1 passte präzise zu den theoretischen Vorhersagen.
„Im Gegensatz zur Suche nach Supernovae, die einfach ist, weil die Supernova mehrere Wochen lang ihre gesamte Galaxie überstrahlt, ist es bemerkenswert schwierig, einzelne Sterne zu finden, die ohne Explosion verschwinden“, sagte De.
Ein zweiter Kandidat und offene Fragen
Ein ähnlicher Fall wurde bereits 2010 in der Galaxie NGC 6946 diskutiert. Dort verschwand ebenfalls ein Stern. Allerdings war das Signal deutlich schwächer und die Datenlage unsicher. M31-2014-DS1 liefert nun wesentlich robustere Hinweise.
„Wir wissen, dass Schwarze Löcher aus Sternen entstehen müssen. Mit diesen beiden neuen Ereignissen können wir diesen Vorgang beobachten und lernen dabei sehr viel darüber, wie dieser Prozess abläuft“, sagte Morgan MacLeod von der Harvard University, Mitautor der Studie.
Schwarze Löcher sind seit mehr als 50 Jahren theoretisch beschrieben. Inzwischen kennen Forschende zahlreiche Exemplare in unserer eigenen Galaxie sowie Hunderte, die über Gravitationswellen nachgewiesen wurden. Dennoch ist nicht abschließend geklärt, welche Sterne am Ende explodieren – und welche lautlos kollabieren.
Warum dieses Ereignis mehr ist als eine Kuriosität
Der direkte Kollaps verändert die Statistik des Sternsterbens. Wenn ein Teil massereicher Sterne nicht explodiert, fehlen diese Supernovae in den Beobachtungen. Das beeinflusst Modelle zur chemischen Entwicklung von Galaxien, denn Supernovae verteilen schwere Elemente im All.
„Es ist schockierend zu erfahren, dass ein massereicher Stern im Grunde genommen ohne Explosion verschwunden ist und niemand dies mehr als fünf Jahre lang bemerkt hat“, sagte De. „Das hat wirklich Auswirkungen auf unser Verständnis der Bestandsaufnahme massereicher Sternsterben im Universum.“
