Wenn ein massereicher Stern das Ende seines Lebenszyklus erreicht hat, reicht der Strahlendruck seiner Kernfusion nicht mehr aus, um der gewaltigen Schwerkraft seiner Materie entgegenzuwirken. Als Folge kommt es zu einem Kernkollaps und der Stern explodiert in einer Supernova. Die äußeren Hüllen des Sterns werden weit ins All ausgeschleudert, während vom Kern entweder nur ein extrem komprimierter Rest übrigbleibt, ein Neutronenstern, oder aber ein Schwarzes Loch. Als am 24. Februar 1987 ein 168.000 Lichtjahre entfernter Stern in der Großen Magellanschen Wolke explodierte, war dies die erste Supernova, die sogar mit bloßem Auge am Nachthimmel zu sehen war. Entsprechend intensiv haben Astronomen diese Supernova 1987A und ihre Überreste seither untersucht.
Wo steckt der Sternenrest?
Doch ausgerechnet das Zentrum dieses Supernova-Relikts ist durch Staub und Gaswolken verhüllt, sodass es bisher nicht gelungen ist, das Relikt des Sternenkerns ausfindig zu machen. “Seit 34 Jahren fahnden Astronomen in den stellaren Trümmern nach dem Neutronenstern, den wir dort erwarten”, erklärt Erstautor Emanuele Greco von der Universität Palermo. “Es gab auch viele Hinweise, die sich später als Sackgassen herausstellten. Aber unsere neuesten Ergebnisse sind anders.” Gleich mehrere neue Beobachtungen erhärten die Vermutung, dass sich im Herzen von Supernova 1987A ein schnell rotierender Neutronenstern verbirgt – ein Pulsar. Schon 2020 hatten Astronomen mithilfe des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) im Zentrum der verhüllenden Staubwolke einen auffällig heißen Fleck entdeckt. Dieser ist mehrere Millionen Grad heiß und passt in Merkmalen und Position zu einem heißen, jungen Neutronenstern.
Jetzt haben Greco und sein Team Röntgenstrahlung im Supernova-Relikt nachgewiesen, die aus dessen Zentrum kommt und ebenfalls gut zu den erwarteten Emissionen eines jungen Neutronensterns passt. Ihre Daten stammen aus Aufnahmen, die die beiden orbitalen NASA-Röntgenteleskope Chandra und NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) zwischen 2012 und 2014 von dem Supernova-Überrest gemacht haben. Die Veränderungen der Strahlung in dieser Zeit erlaubte es den Forschern, dies über ein astrophysikalisches Modell mit zwei möglichen Quellen solcher Strahlung abzugleichen. Denn Röntgenstrahlung in einem Supernova-Relikt kann von einem Neutronenstern ausgehen, sie kann aber auch von der mit Gas und Sternentrümmern kollidierenden Schockwelle der Explosion stammen.
Verräterische Röntgenstrahlung
Wie die Astronomen feststellten, setzt sich die Röntgenstrahlung aus zwei Komponenten zusammen, einem energieärmeren Anteil “weicher” Röntgenstrahlung und einem energiereicheren. Den Modellen zufolge müssen diese beiden Anteile unterschiedlichen Ursprungs sein. “Wir haben festgestellt, dass die weiche Röntgenstrahlung von 0,5 bis 8 Kiloelektronenvolt aus thermischer Strahlung der geschockten zirkumstellaren Materie stammt”, berichten Greco und sein Team. “Aber wir haben auch in allen NuSTAR-Spektren starke Anteile von mehr als zehn Kiloelektronenvolt Energie gefunden. Das zeigt klar, dass es eine weitere Komponente geben muss.” Diese energiereichere Komponente passt in ihren Merkmalen zu der Strahlung, die man von einem jungen, schnell rotierenden Neutronenstern erwarten würde. Zudem würde es 400 Jahre dauern, um Elektronen aus der Schockwelle auf so hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen, dass sie Röntgenstrahlung dieser Energie abgeben, wie die Forscher erklären. Da die Supernova erst 34 Jahre zurückliegt, scheidet dies demnach aus.
