Dieser berühmte Supernova-Überrest birgt ein Geheimnis
Wenn massereiche Sterne das Ende ihres Lebens erreichen und in einer Supernova explodieren, können sie riesige Strukturen im Weltraum hinterlassen, sogenannte Supernova-Überreste. Aufgrund ihrer schönen und markanten Form sind sie oft beliebte Ziele von Astronomen. Dazu gehört der berühmte SN 1987A-Überrest , der letztes Jahr vom James Webb-Weltraumteleskop abgebildet wurde. Jetzt haben Astronomen mithilfe von Webb einen genaueren Blick auf diesen Überrest geworfen und darin etwas Besonderes entdeckt.
Die Supernova SN 1987A wurde erstmals 1987 beobachtet (daher ihr Name) und war hell genug, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, was sie nach astronomischen Maßstäben äußerst jung macht. Sterne leben Millionen oder sogar Milliarden Jahre, daher ist es ein wahrer wissenschaftlicher Leckerbissen, einen Stern am Ende seines Lebens in Echtzeit zu beobachten. Als dieser Stern starb, entstand eine Art Supernova namens Kernkollaps oder Typ II, bei der dem Herzen des Sterns der Treibstoff ausgeht und er plötzlich und heftig kollabiert. Dieser Kollaps ist so heftig, dass das Material zurückprallt und in einer Explosion mit einer Geschwindigkeit von bis zu einem Viertel der Lichtgeschwindigkeit herausgeschleudert wird.
Es wird angenommen, dass dieser Prozess einen kleinen, extrem dichten Kern hinterlässt, der entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch wäre. Diese Theorie ist weithin akzeptiert, aber Wissenschaftler haben noch nie zuvor beobachtet, dass dies tatsächlich nach einer Supernova geschieht. Als die Forscher Webbs Instrumente auf SN 1987a richteten, sahen sie Hinweise auf einen Neutronenstern im Herzen des Überrestes.
„Aus den theoretischen Modellen von SN 1987A lässt der 10-sekündige Neutrinoausbruch, der kurz vor der Supernova beobachtet wurde, schließen, dass bei der Explosion ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch entstanden ist. Aber wir haben bei keiner Supernova-Explosion eine überzeugende Signatur eines solchen neugeborenen Objekts beobachtet“, erklärte der leitende Forscher Claes Fransson von der Universität Stockholm in einer Erklärung . „Mit diesem Observatorium haben wir nun direkte Beweise für die Emission gefunden, die durch das neugeborene kompakte Objekt, höchstwahrscheinlich einen Neutronenstern, ausgelöst wird.“
Es hat mehr als 30 Jahre gedauert, den Überrest zu beobachten, um diese Anzeichen eines Neutronensterns erkennen zu können, da die Beobachtungen äußerst empfindliche Instrumente erforderten. Der Überrest war eines der ersten Objekte, die Webb beobachtete, als das Unternehmen im Juli 2022 den wissenschaftlichen Betrieb aufnahm, zu dem auch der Einsatz seines Mittelinfrarotinstruments (MIRI) gehörte. MIRI verfügt über einen speziellen Modus namens „Medium Resolution Spectrograph“ (MRS), der es ermöglicht, das ionisierte Argon und andere ionisierte Elemente zu sehen, die durch sehr energiereiche Fotos erzeugt werden.
„Um diese Ionen zu erzeugen, die wir in den Ejekta beobachteten, war klar, dass es im Zentrum des SN 1987A-Überrests eine Quelle hochenergetischer Strahlung geben musste“, erklärte Fransson. „In der Arbeit diskutieren wir verschiedene Möglichkeiten und stellen fest, dass nur wenige Szenarien wahrscheinlich sind und alle diese einen neu geborenen Neutronenstern betreffen.“
Indem sie die Beweise von MIRI mit ähnlichen Hinweisen des Instruments Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) kombinieren, haben die Forscher den ersten direkten Beweis für die Entstehung eines Neutronensterns aus einer Kernkollaps-Supernova, was uns dem Verständnis der dramatischen Lebenszyklen eines Neutronensterns einen Schritt näher bringt Sterne.
Die Forschung wird in der Zeitschrift Science veröffentlicht.