Wie sich ein Stern direkt in ein Schwarzes Loch verwandelt

Von Markus Brauer

Wenn Sterne mit großer Masse – mehr als das Achtfache der Sonnenmasse – ihren nuklearen Brennstoff-Vorrat aufgebraucht haben, stürzen sie unaufhaltsam zu einem Neutronenstern oder zu einem Schwarzen Loch zusammen.Der sterbende Stern stößt schließlich explosionsartig seine äußere Hülle ins Weltall ab. Dieser Auswurf führt zum Aufleuchten des Sterns als Supernova.

Nova, Supernova, Roter Riese

Nova nennt man Helligkeitsausbrüche in engen Doppelsternsystemen – bestehend aus einem Weißen Zwerg und einem Roten Riesen –, bei denen Wasserstoff auf der Oberfläche eines Weißen Zwerges explosionsartig zündet.

Wenn ein Stern zum Roten Riesen wird, bläht er sich so stark auf, dass alle Planeten in seinem näheren Umfeld von ihm verschlungen werden. Auch die Erde wird eines fernen Tages dieses Schicksal erleiden.

Eine Supernova ist das kurzzeitige, helle Aufleuchten eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion, bei welcher der ursprüngliche Stern selbst vernichtet wird. Seine Leuchtkraft nimmt dabei millionen- bis milliardenfach zu, so dass er für kurze Zeit so hell strahlt wie eine ganze Galaxie.

Die Überreste der Supernova bilden mitsamt Sternenhülle und erbrüteten Elementen einen planetarischen Nebel aus größeren und kleineren Objekten bis hin zu Staubpartikeln von Atomgröße, die durch das Weltall wabern. Auf ihrer Reise durch das Universumtreffen die stellaren Relikte auf die Reste anderer Sternenexplosionen. All dieses Material bildet eine kosmische Fabrik, die neue Himmelskörper produziert.

Sternen-Kollaps ohne Supernova-Ereignis

Doch es gibt noch ein alternatives Szenario: Demzufolge kann die Supernova eines Sterns auch scheitern. Dies geschieht dann, wenn die vom Kern nach außen rasende Schockwelle nicht stark genug ist, um die Sternenhülle abzusprengen und die Explosion auszulösen.

Infolgedessen kollabiert der Stern direkt zum Schwarzen Loch, ohne vorher hell als Supernova aufzuleuchten. „Ein solcher Stern würde abrupt verschwinden“, schreiben Kishalay De von der Columbia University und dem Flatiron-Institute in New York und seine Kollegen im Fachjournal „Science“.

A Star Collapsed—and No One Saw an Explosion Astronomers Watched a Star Turn Into a Black Hole The Quietest Death in the Universe This Star Didn’t Explode. It Just Vanished.more: https://t.co/tU8WHIIm7Opic.twitter.com/cKBwmb7WUT — Black Hole (@IgorsNews78945) February 12, 2026

Wie kann man abrupt verschwindende Sterne entdecken?

Wie kommt es zu einem solchen Prozess? „Eine Supernova zu finden, ist leicht, denn sie strahlt einige Wochen lang heller als ihre gesamte Galaxie“, erklärt Kishalay De. „Aber einzelne Sterne zu detektieren, die einfach verschwinden, ohne zu explodieren, ist bemerkenswert schwierig.“

Die Astronomen haben also gezielt nach Indizien für solche Direkt-Kollaps-Ereignisse gefahndet. Sie suchten in Daten des WISE-Weltraumteleskops aus der Zeit von 2009 bis 2022 nach dem Verschwinden von zuvor hellen Sternen.

Zur Info: Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) war ein unbemanntes Weltraumteleskop der Nasa, das ab Januar 2010 den gesamten Himmel in vier Wellenlängenbändern im mittleren Infrarotbereich durchmusterte.

Der Theorie zufolge dürfte von einer gescheiterten Supernova nur ein schwaches Infrarotglühen übrigbleiben – Hitze vom Staub und Gas des zuvor ausgeschleuderten Sternenmaterials.

Erst superhell, dann kaum noch sichtbar

Bei M31-2014-DS1, einem hellen, massereichen Stern in unserer Nachbargalaxie Andromeda, hatten die Astronomen Glück. „Dieser Stern war einer der hellsten Sterne in der Andromedagalaxie“, erklärt De.

Doch das änderte sich ab 2014: Der Stern begann zunächst, im Infrarotbereich etwas heller zu werden. Dann jedoch dimmte er sich rapide ab, auch im sichtbaren Licht, wie ergänzende Teleskopdaten zeigten.

Besonders deutlich wurde dies in Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops: 2012 strahlte M31-2014-DS1 noch hell. Im Jahr 2022 lag seine Helligkeit dagegen nur noch bei einen Zehntausendstel davon.

„Das ist so, als wenn der Stern Beteigeuze plötzlich verschwinden würde. Man könnte es kaum fassen!“, erklärt De. „Aber genau das ist mit diesem Stern in der Andromedagalaxie passiert.“

Ohne Supernova zum Schwarzen Loch

Den Forschern zufolge muss der Stern direkt zu einem Schwarzen Loch kollabiert sein. „Wir interpretieren M31-2014-DS1 als eine gescheiterte Supernova, bei der der größte Teil der Sternenhülle nach innen stürzte“, konsatieren die Forscher.

Durch die enorme Masse von Sternenkern und Hülle wurde das Sternenzentrum so stark komprimiert, dass dirket ein Schwarzes Loch entstand.

Damit ist erste direkte Nachweis erbracht, dass ein Stern ohne Supernova direkt zum Schwarzen Loch wird. „Das ist wahrscheinlich die überraschendste Entdeckung meines Lebens“, betont De. „Der Beweis für das Verschwinden dieses Sterns lag jahrelang in den öffentlichen Archivdaten, aber niemand hat ihn bemerkt – bis wir ihn aufgespürt haben.“

Warum scheiterte der Supernova-Prozess?

Den Analysen zufolge muss der Stern M31-2014-DS1 ursprünglich rund 13 Sonnenmassen schwer gewesen sein. Kurz bevor er kollabierte, hatte er einen Teil seiner äußeren Hüllen ausgeschleudert und wog nur noch rund fünf Sonnenmassen.

„Unseren Berechnungen nach muss der größte Teil dieser fünf Sonnenmassen nach innen gestürzt sein. Dadurch überschritt die Masse das Maximum für einen Neutronenstern und es entstand ein Schwarzes Loch“, berichten die Astronomen.

Sterne mit dieser Masse würden normalerweise immer in einer Supernova explodieren, so die Forscher. Die Tatsache, dass dies bei M31-2014-DS1 nichtder Fall war, legt nahe, dass andere Faktoren als nur die Masse entscheidend sind. „Vermutlich spielt eine Rolle, wie Gravitation, Gasdruck und Schockwellen im Inneren des Sterns miteinander wechselwirken“, sagt De.