Kosmisches Mysterium: Massereicher Stern verschwindet vom Himmel

Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte haben Astronomen das Fehlen eines instabilen massereichen Sterns in einer Zwerggalaxie entdeckt. Wissenschaftler glauben, dass dies darauf hindeuten könnte, dass der Stern weniger hell wurde und teilweise durch Staub verdeckt ist.

Eine alternative Erklärung ist, dass der Stern zu einem Schwarzen Loch kollabierte, ohne eine Supernova zu erzeugen. „Wenn dies wahr ist“, sagte Teamleiter Andrew Allan vom Trinity College Dublin, Irland, „wäre dies der erste direkte Nachweis eines solchen Monstersterns, der sein Leben auf diese Weise beendet.“

Zwischen 2001 und 2011 untersuchten verschiedene Astronomenteams den mysteriösen massereichen Stern in der Kinman-Zwerggalaxie. Ihre Beobachtungen deuteten darauf hin, dass er sich in einem späten Stadium seiner Entwicklung befand.

In der Hoffnung mehr über das Lebensende solcher Sterne zu erfahren, richteten die Forscher um Allan 2019 erneut Teleskope auf die entfernte Galaxie. Ohne Erfolg. Sie konnten sie die verräterischen Signaturen des Sterns nicht mehr finden. „Stattdessen waren wir überrascht, als wir herausfanden, dass der Stern verschwunden war“, sagte Allan. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher Ende Juni in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“.

„Leuchtend blauer veränderlicher“ Stern strahlte 2,5 Millionen mal heller als die Sonne

Die Kinman-Zwerggalaxie „PHL 293B“ befindet sich etwa 75 Millionen Lichtjahre entfernt im Sternbild Wassermann. Sie ist zu weit entfernt, als dass Astronomen einzelne Sterne sehen könnten, aber sie können die Signaturen einiger von ihnen erkennen. Von 2001 bis 2011 zeigte das Licht der Galaxie durchweg Zeichen eines „leuchtend blauen veränderlichen“ Sterns, der etwa 2,5 Millionen Mal heller leuchtete als die Sonne.

Sterne dieses Typs sind instabil und bieten gelegentlich dramatische Verschiebungen in ihrem Spektrum und ihrer Helligkeit. Sogar bei diesen Verschiebungen hinterlassen leuchtend blaue Variablen spezifische Spuren, die die Wissenschaftler identifizieren können. Da auch diese in den Daten von 2019 fehlten, stellte sich die Frage, was mit dem Stern geschehen ist.

Die Kinman-Zwerggalaxie (PHL 293B) durch die „Augen“ vom Hubble-Teleskop. Das Bild entstand 2011 vor dem Verschwinden des mysteriösen blauen Sterns. Foto: NASA, ESA/Hubble, J. Andrews

Zunächst richteten die Forscher die vier Teleskope mit jeweils acht Meter Spiegeldurchmesser auf die Galaxie, doch „ESPRESSO“ konnte den Stern nicht finden. Einige Monate später zeigte auch ein zweiter Blick mit dem sogenannten X-Shooter-Instrument keine Anzeichen des Sterns. Dazu sagte Teammitglied Jose Groh, ebenfalls aus Dublin:

Wir haben vielleicht einen der massereichsten Sterne des lokalen Universums entdeckt, der sanft entschlafen ist.“

Danach wandte sich das Team um Allan älteren Daten zu. Das ESO-Archiv offenbarte schließlich Daten desselben Objekts aus den Jahren 2002 und 2009. ESO-Astronomin Andrea Mehner in Chile sagte: „Der Vergleich der hochauflösenden Spektren von 2002 mit unseren Beobachtungen […] mit dem neuesten hochauflösenden Spektrografen ESPRESSO […] war besonders aufschlussreich. Sowohl aus astronomischer Sicht als auch aus Sicht der Instrumentierung.“

Verschwinden ohne Paukenschlag „höchst unwahrscheinlich“

Die alten Daten deuten darauf hin, dass der Stern eine starke Ausbruchsperiode durchgemacht haben könnte, die „irgendwann nach 2011 endete“. Auf der Grundlage ihrer Beobachtungen haben die Astronomen zwei Erklärungen für das Verschwinden des Sterns.

Zum einen neigen leuchtende blaue veränderliche Sterne dazu, im Laufe ihres Lebens Riesenausbrüche zu erleben. Dadurch steigt die Massenverlustrate der Sterne stark an und ihre Leuchtkraft nimmt dramatisch zu. Ein gigantischer Ausbruch könnte dazu geführt haben, dass sich der „Leuchtend blaue Veränderliche“ in einen weniger leuchtenden Stern verwandelt hat. Dieser könnte zudem teilweise durch Staub verdeckt sein.

Zum anderen, so die Forscher, könnte der Stern in ein Schwarzes Loch kollabiert sein, ohne jedoch eine Supernova-Explosion zu erzeugen. Die aktuellen Erkenntnisse über das Vergehen massereiche Sterne deutet darauf hin, dass die meisten von ihnen ihr Leben in einer Supernova beenden. Anders gesagt:

Es wäre höchst ungewöhnlich, dass ein so massereicher Stern verschwindet, ohne eine helle Supernova-Explosion zu erzeugen“, sagte Allan.

Die ESO baut bereits am 39 Meter messenden Extremely Large Telescope (ELT), dem größten Teleskop der Welt. Das „größte Auge der Welt am Himmel“ soll 2025 den Betrieb aufnehmen. Dieses kann dann einzelne Sterne in weit entfernten Galaxien wie dem Kinman-Zwerg besser sehen – und hoffentlich Licht ins Dunkel um den einst so hellen Stern bringen.

(Mit Material der Europäischen Südsternwarte)