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Tod eines massereichen Sterns vom ersten Explosionsmoment an beobachtet
Ein Röntgenblitz aus rund 500 Millionen Lichtjahren Entfernung hat eine ungewöhnliche Supernova angekündigt, die energiereichen Explosionen mit Gamma-Ray Bursts ähnelt. Bei SN 2026gzf blieb dennoch ein typischer relativistischer Jet aus, während die Beobachtungen stattdessen für einen schwachen Ausfluss sprechen, der im Stern oder seiner unmittelbaren Umgebung stecken blieb.
Pittsburgh (U.S.A.). Wenn ein massereicher Stern kollabiert, erreicht die nach außen laufende Schockwelle schließlich seine Oberfläche und setzt beim sogenannten Schockausbruch kurzzeitig besonders energiereiche Strahlung frei. Im Röntgenbereich werden solche Momente nur selten direkt erfasst, weil sie rasch vorübergehen und deshalb eine schnelle Entdeckung sowie ebenso schnelle Folgebeobachtungen erfordern.
Besonders interessant sind breitlinige Typ-Ic-Supernovae (Ic-BL), bei denen in den Spektren die äußeren Wasserstoff- und Heliumhüllen fehlen und sehr breite Linien auf schnell expandierendes Material hinweisen. Ein Teil dieser Explosionen tritt gemeinsam mit Gamma-Ray Bursts (GRBs) auf, bei denen relativistische Jets nahezu Lichtgeschwindigkeit erreichen. Bei SN 2026gzf sah die Explosion zunächst nach einem Kandidaten für genau dieses Szenario aus.
Forscher der Carnegie Mellon University (CMU) um Brendan O’Connor haben die Explosion EP260321a untersucht, die der Satellit Einstein Probe am 21. März 2026 entdeckt hatte. Das Ereignis liegt bei einer Rotverschiebung von z = 0,0344, entsprechend rund 158 Megaparsec oder gut 500 Millionen Lichtjahren. Sein thermisches Röntgenspektrum mit etwa 130 Elektronenvolt und eine Spitzenleuchtkraft von rund 1,0 × 10⁴⁵ Erg pro Sekunde sprechen nach der Studie für einen Schockausbruch.
Optische Folgebeobachtungen zeigten, dass zu EP260321a die Supernova SN 2026gzf gehört und ihre Spektren, Lichtkurve sowie Expansionsgeschwindigkeiten einer energiereichen Ic-BL-Supernova entsprechen, wie sie auch bei GRBs vorkommt. Gerade deshalb suchte das Team mit empfindlichen Röntgen- und Radioteleskopen gezielt nach dem Nachleuchten eines relativistischen Jets.
„Die Chandra-Daten zeigen, dass SN 2026gzf keinen normalen, leistungsstarken relativistischen Jet erzeugt hat“, sagt Brendan O’Connor.
Für die zeitliche Entwicklung waren außerdem wiederholte Spektren wichtig. Das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) konnte die Quelle mehrfach erfassen und verfolgen, wie sich das Spektrum der Supernova mit der Explosion veränderte.
„Mit dem Programm für freie DESI-Fasern konnten wir SN 2026gzf wiederholt beobachten und verfolgen, wie sich ihr Spektrum im Verlauf der Explosion veränderte“, sagt Xander Hall von der Carnegie Mellon University (CMU).
Mit dem Chandra X-ray Observatory und dem Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) suchten die Astronomen nach später Röntgen- und Radiostrahlung, die bei der Wechselwirkung eines schnellen Jets mit Materie in der Sternumgebung entsteht. Chandra fand an der Position der Supernova keine Röntgenquelle, obwohl die Empfindlichkeit nach Angaben des Teams fast alle bekannten Röntgen-Nachleuchten von GRBs in dieser Entfernung hätte erfassen können.
Modellrechnungen grenzen einen erfolgreichen Jet deshalb stark ein, denn für eine Sternwinddichte von A* ≳ 1 müsste seine anfängliche Lorentz-Zahl unter 30 und seine kinetische Energie unter 10⁴⁹ Erg gelegen haben. Die Forscher bevorzugen als Erklärung einen schwachen, nur mäßig relativistischen Ausfluss, der den Stern nicht erfolgreich durchbrach. Dieses Szenario ist eine Interpretation der Daten und kein direkter Nachweis eines stecken gebliebenen Jets.