Massereicher Stern spurlos verschwunden
Copyright: ESO/L. Calçada
Dublin (Irland) – Bei Beobachtungen mit dem „Very Large Telescope“ (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen das Fehlen eines instabilen massereichen Sterns in einer Zwerggalaxie festgestellt. Die Forscher vermuten nun, dass dies darauf hindeuten könnte, dass die Helligkeit des Sterns abnahm während er teilweise von Staub verdeckt wurde. Alternativ könnte der Stern auch zu einem Schwarzen Loch kollabiert sein, ohne eine Supernova zu erzeugen – ein bislang einzigartig beobachteter Vorgang.
Wie das Team um den Doktorand Andrew Allan vom Trinity College aktuell im Fachjournal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ (DOI: 10.1093/mnras/staa1629) berichtet, „wäre das der erste direkte Nachweis eines solchen Riesensterns, der sein Leben auf diese Weise beendet“.
Zwischen 2001 und 2011 untersuchten verschiedene Astronomenteams den nun verschwundenen massereichen Stern, der sich in der Kinman-Zwerggalaxie befindet. Schon diese Beobachtungen deuteten darauf hin, dass sich der Stern in einem späten Stadium seiner Entwicklung befand. Als Allan und seine Mitarbeiter in Irland, Chile und den USA mehr darüber herausfinden wollten, wie besonders massereiche Sterne ihr Leben beenden, schien das Objekt in der Kinman-Zwerggalaxie also das perfekte Beobachtungsziel zu sein. Als sie dann aber 2019 das VLT der ESO auf die entfernte Galaxie richteten, konnten sie die charakteristischen Signaturen des Sterns nicht mehr finden.
Hintergrund
Die Kinman-Zwerggalaxie befindet sich etwa 75 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann und ist zu weit entfernt, als dass Astronomen ihre einzelnen Sterne erkennen könnten. Sie sind jedoch fähig, die Signaturen einiger von ihnen aufspüren. Von 2001 bis 2011 zeigte das Licht der Galaxie durchweg den Nachweis, dass sie einen „Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen“ (LBV) beherbergt, der etwa 2,5 Millionen Mal heller ist als die Sonne. Sterne dieses Typs sind instabil und zeigen gelegentlich dramatische Veränderungen in ihrem Spektrum und ihrer Helligkeit. Sogar bei diesen Schwankungen hinterlassen LBVs spezifische Spuren, die von den Wissenschaftlern identifiziert werden können. In den Daten, die das Team 2019 sammelte, fehlten sie jedoch, so dass sich die Wissenschaftler fragen, was mit dem Stern geschehen ist.
„Es wäre höchst ungewöhnlich, dass ein so massereicher Stern einfach so verschwindet, ohne eine helle Supernova-Explosion zu erzeugen“, kommentiert Allan die Beobachtung.
Die Gruppe um Allan richtete das ESPRESSO-Instrument der ESO erstmals im August 2019 auf den Stern, wobei sie alle vier 8-Meter-Teleskope des VLT gleichzeitig verwendeten. Aber sie konnten die Anzeichen, die zuvor auf die Anwesenheit des leuchtenden Sterns hindeuteten, nicht finden. Einige Monate später unternahm die Gruppe einen weiteren Versuch mit dem X-Shooter-Instrument, ebenfalls am VLT der ESO, und fanden wiederum keine Spuren des Sterns.
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Anhand älteren Daten, die mit X-shooter und dem UVES-Instrument am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste und mit Teleskopen an anderen Orten gesammelt worden waren, konnten die Forscher die einstige Existenz des Sterns bestätigen: „Der Vergleich der hochauflösenden UVES-Spektren von 2002 mit unseren Beobachtungen, die wir 2019 mit dem neuesten hochauflösenden Spektrografen ESPRESSO der ESO gewonnen haben, war besonders aufschlussreich, sowohl aus astronomischer Sicht als auch aus Sicht der Instrumentierung.“
Wie die ESO berichtet, deuteten die alten Daten darauf hin, dass der Stern in der Kinman-Zwerggalaxie eine starke Ausbruchsperiode durchgemacht haben könnte, die wahrscheinlich irgendwann nach 2011 endete: „Leuchtkräftige Blaue Veränderliche Sterne wie dieser neigen dazu, im Laufe ihres Lebens gigantische Ausbrüche zu erleben, was dazu führt, dass die Massenverlustrate der Sterne stark ansteigt und ihre Leuchtkraft dramatisch zunimmt.“
Auf der Grundlage ihrer Beobachtungen und Modelle haben die Astronomen zwei Erklärungen für das Verschwinden des Sterns und das Ausbleiben bzw. Fehlen einer Supernova vorgeschlagen, die mit diesem möglichen Ausbruch zusammenhängen: „Der Ausbruch könnte dazu geführt haben, dass der LBV in einen weniger leuchtkräftigen Stern umgewandelt wurde, der auch teilweise durch Staub verdeckt sein könnte. Alternativ könnte der Stern möglicherweise in ein Schwarzes Loch kollabiert sein, ohne eine Supernova-Explosion zu erzeugen.“ Dies wäre dann allerdings ein extrem seltenes Ereignis: „Unser derzeitiges Verständnis darüber, wie massereiche Sterne sterben, deutet darauf hin, dass die meisten von ihnen ihr Leben in einer Supernova beenden.“
Zukünftige Studien sind nun notwendig, um zu bestätigen, welches Schicksal diesem Stern widerfahren ist. Das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, dessen Inbetriebnahme für das Jahr 2025 geplant ist, wird in der Lage sein, Sterne in weit entfernten Galaxien wie der Kinman-Zwerggalaxie aufzulösen und so zur Lösung kosmischer Rätsel wie dieses beizutragen.
Quelle: ESO
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