Vier Buckel in der Lichtkurve
Dieses Rätsel könnte Farah und sein Team jetzt gelöst haben – mithilfe einer am 12. Dezember 2024 entdeckten Supernova. Die Astronomen verfolgten das SN 2024afav getaufte Ereignis mit dem robotischen Teleskopnetzwerk des Las Cumbres Observatory über mehr als 200 Tage lang. Dadurch konnten sie erstmals mehr als vier Helligkeitsschübe in der Lichtkurve dieser superleuchtkräftigen Supernova einfangen und genauer analysieren.
Dies enthüllte: Diese „Buckel“ in der Lichtkurve werden sukzessive schwächer und ihre Abstände verkürzen sich in spezifischer Weise: Jedes Intervall ist um rund 29 Prozent kürzer als sein Vorgänger, wie Farah und seine Kollegen ermittelten. Sie vergleichen diese sich verkürzende Frequenz der Helligkeitsschübe mit dem ansteigenden Ton eines Vogelzwitscherns, daher nutzen sie die Bezeichnung „Chirp“ für dieses zeitliche Muster.
Die Lichtkurve der Supernova SN 2024afav zeigt mehrere „Buckel“, die immer schwächer werden. © Kumar et al./ The Astrophysical Journal Letters, CC-by 4.0
Was steckt dahinter?
Im nächsten Schritt suchten die Astronomen nach einem Mechanismus, der dieses auffällige Muster erklären könnte. Dafür nutzten sie die Magnetar-Hypothese als Ausgangspunkt und versuchten, das Modell so anzupassen, dass es die schneller werdende Abfolge der Helligkeitsschübe reproduziert. „Wir testeten mehrere Ideen, darunter rein Newtonsche Effekte und auch eine Präzession durch die Magnetfelder des Magnetars“, berichtet Farah. Letztere tritt auf, wenn die Rotationsachse des Neutronensterns gegen die Achse seines Magnetfelds gekippt ist.
Doch das reichte noch nicht. Erst als die Astronomen einen weiteren Effekt mit einbezogen, konnten sie die bei der Supernova SN 2024afav gemachten Beobachtungen im Modell rekonstruieren. „Erst die Lense-Thirring-Präzession passte zeitlich perfekt“, sagt Farah. Dabei handelt es sich um eine Konsequenz der Allgemeinen Relativitätstheorie. Sie besagt, dass eine rotierende Masse die von ihr gekrümmte Raumzeit mitzieht und daher eine Präzession erzeugen kann.
Gekippte Scheiben und mitgezerrte Raumzeit
Auf die Supernova SN 2024afav übertragen bedeutet dies: Die rotierende Masse ist eine Akkretionsscheibe aus ausgeschleudertem Sternenmaterial, das zurück auf den neu gebildeten Magnetar gefallen ist und ihn nun umkreist. Diese Akkretionsscheibe ist jedoch leicht asymmetrisch und gegen die Rotationsachse des Magnetars gekippt. Dadurch löst die Lense-Thirring-Präzession ein Taumeln aus – die Scheibe eiert wie ein Kreisel.
Dieses Taumeln liefert die Erklärung für die periodischen Helligkeitsschübe: „Die Akkretionsscheibe kann die Emissionen des Magnetars periodisch verdecken oder reflektieren“, schreiben die Astronomen. Das erzeugt die Schwankungen. Doch auch ihre sich verkürzenden Intervalle kann die eiernde Scheibe erklären: Der Magnetar zieht Material aus der Scheibe ab und verkleinert sie. Dadurch taumelt sie immer schneller – und erzeugt das beobachtete „Chirp“-Muster der Helligkeitsschübe.
Rätsel gelöst?
„Unsere Ergebnisse liefern damit den ersten Beobachtungsbeleg für den Lense-Thirring-Effekt bei einem Magnetar“, schreiben die Astronomen. „Und sie bestätigen das Magnetar-Modell als Erklärung für die extreme Leuchtkraft solcher Supernovae.“ Wie Farah und sein Team feststellten, passt ihr Modell auch zu den Lichtkurven einiger zuvor beobachteter superleuchtkräftiger Supernovae.
Ob allerdings alle Sternexplosionen dieser Art auf Magnetare und ihre taumelnden Scheiben zurückgehen, ist noch ungeklärt. Das Team um Farah hofft, dass kommende Beobachtungsdaten des Rubin-Observatoriums mehr Aufschluss geben werden. Denn dieses vor kurzem in Chile in Betrieb genommene Teleskop ist speziell darauf ausgelegt, veränderliche Phänomene am Himmel aufzuspüren – darunter auch Supernovae. (Nature, 2026; doi: 10.1038/s41586-026-10151-0)
Quelle: Nature, Las Cumbres Observatory
12. März 2026
– Nadja Podbregar