Astronomen haben erstmals direkt die Entstehung eines Magnetars – eines Neutronensterns mit einem außergewöhnlich starken Magnetfeld – während einer superhellen Supernova-Explosion beobachtet. Diese Beobachtung liefert den endgültigen Beweis dafür, dass diese unglaublich hellen, langlebigen Supernovae mit der Entstehung der am stärksten magnetisierten Sterne des Universums zusammenhängen.
Das Geheimnis superleuchtender Supernovae
Wissenschaftler haben jahrzehntelang die Theorie aufgestellt, dass Magnetare, Objekte mit Magnetfeldern, die hunderte oder tausende Male stärker sind als typische Neutronensterne, aus superleuchtenden Supernovae entstehen. Diese Supernovae können zehnmal heller sein und viel länger andauern als normale Sternexplosionen. Konkrete Beweise blieben jedoch bislang unerreichbar.
„Dies ist der endgültige Beweis dafür, dass Magnetare beim Kernkollaps superluminöser Supernovae entstehen“, sagte Alex Filippenko von der UC Berkeley. Der Befund bestätigt langjährige Theorien darüber, wie sich diese extremen kosmischen Ereignisse abspielen.
Wie Magnetare entstehen
Die Verbindung zwischen Magnetaren und superleuchtenden Supernovae hängt von einem bestimmten Prozess ab. Wenn ein Stern mit der etwa 25-fachen Masse unserer Sonne kollabiert, wird sein ohnehin schon starkes Magnetfeld stark konzentriert. Durch diese Kompression entsteht ein Magnetar mit einer magnetischen Feldstärke, die über alles hinausgeht, was sonst im Universum bekannt ist.
Während der Kern des Sterns auf einen Durchmesser von nur 20 Kilometern schrumpft, beschleunigt sich seine Drehung dramatisch – ähnlich wie ein Schlittschuhläufer, der seine Arme einzieht. Einige neugeborene Neutronensterne drehen sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 700 Mal pro Sekunde und emittieren Strahlungsstrahlen wie kosmische Leuchttürme. Das nennen wir Pulsare.
The Smoking Gun: SN 2024afav
Forscher analysierten Daten der Supernova SN 2024afav, die im Dezember 2024 entdeckt und 200 Tage lang beobachtet wurde, und entdeckten verräterische „Zwitschern“ in ihrer Lichtkurve. Dieses Zwitschern, ein schneller Frequenzanstieg, ist ein direktes Zeichen allgemeiner relativistischer Effekte, die durch einen sich schnell drehenden Magnetar verursacht werden.
Das Team verfolgte die etwa eine Milliarde Lichtjahre entfernte Supernova und beobachtete, dass sie nicht wie erwartet verblasste. Stattdessen zeigte es eine oszillierende Helligkeit mit vier deutlichen „Beulen“, was darauf hindeutet, dass ein Magnetar nach der ersten Explosion Material zurück in sich selbst zieht.
Frame-Dragging und Allgemeine Relativitätstheorie
Das Wackeln einer Akkretionsscheibe um den Magnetar, verursacht durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie (Frame-Dragging), erklärt das Zirpen. Der sich drehende Magnetar reißt die Raumzeit mit sich, wodurch die Scheibe wackelt und in regelmäßigen Abständen Licht blockiert oder reflektiert, wodurch der beobachtete Stroboskopeffekt entsteht.
„Dies ist das erste Mal, dass die allgemeine Relativitätstheorie benötigt wird, um die Mechanik einer Supernova zu beschreiben“, erklärte Joseph Farah von der UC Berkeley, Hauptautor der Studie. Die Entdeckung zeigt, dass die extreme Physik, die bei diesen Ereignissen im Spiel ist, ein umfassendes Verständnis der komplexesten Auswirkungen der Schwerkraft erfordert.
Was das bedeutet
Die Beobachtung von SN 2024afav bestätigt, dass Magnetare nicht nur theoretische Konstrukte sind, sondern reale Objekte, die aus dem gewaltsamen Tod von Sternen entstanden sind. Dieser Durchbruch bietet ein leistungsstarkes neues Werkzeug zum Studium extremer Physik und zum Testen der Grenzen unseres Verständnisses von Schwerkraft und Magnetismus im Universum.
