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Ein rätselhaftes kosmisches Ausbruchssignal, das sowohl in elektromagnetischem Licht als auch in Gravitationswellen registriert wurde, könnte auf eine bislang unentdeckte Hybridexplosion hindeuten: eine "Superkilonova" — eine Kilonova, die innerhalb des Materials einer jüngst stattgefundenen Supernova entsteht. Sollte sich dieses Szenario bestätigen, könnte der doppelte Explosionsmechanismus das Verständnis der Astronomen darüber verändern, wie Neutronensterne entstehen, verschmelzen und das Universum mit den schwersten Elementen wie Gold, Platin oder Uran anreichern.
Ein seltener Doppelblitz: Erstsignale und Teleskope
Am 18. August 2025 erfassten Gravitationswellen-Observatorien in den USA und Europa eine kurzlebige Störung der Raumzeit. Die Zwillingsdetektoren von LIGO in Louisiana und Washington sowie das Virgo-Instrument in Italien registrierten ein Ereignis, das auf die Verschmelzung kompakter Objekte hindeutete — allerdings mit einer ungewöhnlichen Auffälligkeit: Mindestens eines der kollidierenden Objekte schien ungewöhnlich leicht zu sein, möglicherweise weniger massereich als unsere Sonne. Diese ungewöhnliche Massenabschätzung weckte sofort Interesse, weil sie auf ein exotisches, bisher nicht sicher nachgewiesenes Objekt hindeuten könnte.
Nur wenige Minuten nach dem LIGO–Virgo-Alarm identifizierte das Zwicky Transient Facility (ZTF) am Palomar-Observatorium des Caltech einen schnell verblassenden roten Transienten in einer Entfernung von etwa 1,3 Milliarden Lichtjahren. Zunächst als ZTF 25abjmnps gemeldet und später als AT2025ulz katalogisiert, lag die optische Quelle nahe genug an der von den Gravitationswellen angegebenen Lokalisation, dass zahlreiche Beobachtungsteams sofort intensive Follow-up-Beobachtungen starteten, um Spektren, Photometrie und zeitaufgelöste Messungen zu erhalten.
Dutzende Teleskope beteiligten sich an der Suche. Instrumente vom Keck Observatory auf Hawaiʻi bis zum Fraunhofer-Teleskop auf dem Wendelstein in Deutschland sowie ein Netzwerk von Einrichtungen, die über das GROWTH-Programm kooperierten, richteten ihre Beobachtungen auf das verblassende rote Glimmen. Diese weltweite Kampagne ermöglichte eine breite elektromagnetische Abdeckung — von optischen und infraroten Spektren bis zu Radiobeobachtungen — und lieferte multidisziplinäre Daten, die für die Interpretation des Ereignisses zentral wurden.
Zunächst ein vertrautes Leuchten — dann eine unerwartete Wendung
Die frühen Beobachtungen von AT2025ulz erinnerten auffallend an die Kilonova von GW170817, der bahnbrechenden Neutronensternverschmelzung von 2017. Die Quelle verblasste rasch und strahlte starkes rotes Licht aus — eine Farbcharakteristik, die typischerweise mit schweren Elementen wie Lanthaniden, Gold und Platin assoziiert wird, die kurzwelliges blaues Licht effizient absorbieren und Energie zu längeren Wellenlängen umwandeln. Diese erste Phase entsprach damit dem Erwartungsbild einer r-Prozess-dominierten Kilonova, die reiche Mengen schwerer Kerne produziert.
Doch die Entwicklung des Transienten erwies sich als komplexer. Einige Tage nach dem initialen roten Aufleuchten hellte die Quelle erneut auf, verschob sich hin zu bläulichen Wellenlängen und zeigte erstmals eindeutige Wasserstofflinien in ihren Spektren. Solche Merkmale sind klassische Kennzeichen einer kernkollabierenden Supernova mit abgeschälteter Hülle beziehungsweise einer Supernova vom Typ II oder einem ähnlichen Subtyp und sprechen gegen ein reines Kilonova-Spektrum. In der Folge waren viele Astronomen der Meinung, AT2025ulz sei schlichtweg eine konventionelle Supernova, die zufällig in der Nähe der Gravitationswellenlokalisation auftauchte und deshalb keinen kausalen Zusammenhang mit dem GW-Trigger aufweise.
Dieses Künstlerkonzept zeigt ein hypothetisches Ereignis, das als Superkilonova bezeichnet wird. Ein massereicher Stern explodiert in einer Supernova (links) und erzeugt dabei Elemente wie Kohlenstoff und Eisen. Im Anschluss können in der Umgebung zwei Neutronensterne entstehen (Mitte), von denen mindestens einer möglicherweise weniger massereich als unsere Sonne ist. Diese Neutronensterne spiralen dann aufeinander zu und senden Gravitationswellen durch das All, bevor sie in einer dramatischen Kilonova verschmelzen (rechts). Kilonovae versorgen das Universum mit den schwersten Elementen, darunter Gold und Platin, deren Emission oft im roten Wellenlängenbereich sichtbar wird.
Warum Astronomen eine kombinierte Erklärung prüfen
Die Kaltech-Astronomin Mansi Kasliwal, Erstautorin der neuen Arbeit in The Astrophysical Journal Letters, argumentiert, dass das kombinierte Datenset sich nur schwer einer einfachen Kategorie zuordnen lasse. "Zunächst, ungefähr drei Tage lang, sah der Ausbruch genau so aus wie die erste Kilonova 2017", sagte sie. Als der Transient dann supernovaähnliches Verhalten zeigte, orientierten sich viele Forscher neu — doch Kasliwals Team verfolgte die Quelle weiterhin systematisch, sammelte zusätzliche Beobachtungen und entwickelte detaillierte Modelle, um die komplexe Lichtkurve und die spektralen Veränderungen zu erklären.
Es gibt zwei zentrale Hinweise, die die Superkilonova-Hypothese stützen. Erstens legt das Gravitationswellensignal nahe, dass mindestens ein beteiligtes Objekt eine Masse unterhalb der typischen Neutronensternmassen aufwies, was auf einen subsolaren Neutronenstern hindeuten würde — ein exotisches Objekt, das manche theoretischen Modelle vorhersagen, aber bisher nicht zweifelsfrei nachgewiesen wurde. Zweitens war die frühe, roten Kilonova-ähnliche Emission zeitgleich mit einer späteren supernovaähnlichen Aufhellung, was zu einem Szenario passt, in dem eine Kilonova innerhalb oder hinter expandierendem Supernova-Auswurf ausbricht und dadurch zunächst teilweise abgeschirmt und später wieder sichtbar wird, wenn sich die optische Tiefe und die Komposition der Schale ändern.
David Reitze, geschäftsführender Direktor von LIGO, betonte die nötige Vorsicht: "Auch wenn wir nicht so hohe Konfidenz wie bei einigen unserer stärkeren Alerts haben, zog dieses Ereignis schnell unsere Aufmerksamkeit als potenziell sehr interessantes Kandidatenereignis auf sich. Wir analysieren die Daten weiterhin, und es ist klar, dass mindestens eines der kollidierenden Objekte weniger massereich ist als ein typischer Neutronenstern." Die Messdaten sind weiterhin rauschbehaftet und die Lokalisation großräumig, doch die zeitliche Koinzidenz eines Gravitationswellen-Triggers mit einem schnellen roten Transienten ist ausreichend überzeugend, um exotische Modelle eingehend zu prüfen.
Wie eine Supernova eine Kilonova gebären könnte
Neutronensterne entstehen üblicherweise, wenn massereiche Sterne am Ende ihres Lebens durch Kernkollaps in einer Supernova explodieren. Typische Neutronensternmassen liegen in einem Bereich von etwa 1,2 bis ungefähr drei Sonnenmassen und sind auf einen Radius von nur rund 20–25 Kilometern komprimiert. Theoretische Arbeiten haben jedoch Mechanismen vorgeschlagen, durch die deutlich leichtere, sogenannte subsolare Neutronensterne während der gewaltsamen Endphase sehr schnell rotierender Sterne entstehen könnten. Solche Prozesse würden die üblichen Annahmen über Massengrenzen und Stabilitätskriterien in Sternkernen hinterfragen.
Zwei führende Szenarien erklären, wie ein kollabierender Stern kleine Neutronensternfragmente erzeugen könnte. Beim als Spaltung (Fission) bezeichneten Mechanismus können Zentrifugalkräfte während eines asymmetrischen Kollapses den Kern praktisch in zwei kleinere Überreste zerbrechen. Beim Fragmentierungsmodell bildet sich stattdessen eine dichte, instabile Scheibe um den kollabierenden Kern; Klumpen in dieser Scheibe können sich zusammenballen und so die Geburt niedrigmassen Kompakter Objekte ermöglichen, in einem Prozess, der Analogie zu Planetenbildungs- oder Fragmentationsprozessen in Akkretionsscheiben aufweist.
Brian Metzger, einer der Mitautoren der Studie und Theoretiker an der Columbia University, weist darauf hin, dass wenn zwei solche neu entstandenen subsolaren Neutronensterne nahe beieinander entstehen, die Abstrahlung von Gravitationswellen sie relativ schnell zur Verschmelzung bringen könnte. "Wenn sich diese ‚verbotenen‘ Sterne paaren und durch Gravitationswellen verschmelzen, ist es möglich, dass ein solches Ereignis von einer Supernova begleitet wird, anstatt als nackte Kilonova wahrgenommen zu werden", erklärte Metzger. Dies eröffnet ein neues, theoretisch plausible Szenario für Mehrkörper-Dynamik in supernovaalen Umgebungen.
In diesem Bild würde die Supernova zuerst explodieren und helles, wasserstoffreiches Material nach außen treiben. Innerhalb oder kurz nach dieser expandierenden Hülle spiralen die beiden winzigen Neutronensterne zusammen und verschmelzen, wodurch eine Kilonova entsteht, die zunächst im roten Bereich leuchtet, während schwere Elemente durch schnelle Neutroneneinfangprozesse (r-Prozess) synthetisiert werden. Beobachtet würde eine geschichtete zeitliche Abfolge: ein kilonovaähnlicher roter Aufblitz, eingebettet in — und später mit — dem sich entwickelnden Supernovaspektrum verschmolzen, was zu einer überlagerten und zeitabhängigen Signatur führt.
Wissenschaftliche Konsequenzen: Elementbildung und Neutronensternphysik
Sollten Superkilonovae existieren, erweitern sie die astrophysikalischen Umgebungen, in denen die schwersten Elemente des Universums — Gold, Platin, Uran — entstehen können. Standard-Kilonovae tragen bereits erheblich zur Produktion schwerer Elemente bei, indem in den Auswürfen der Verschmelzungen unter sehr neutronenreichen Bedingungen der r-Prozess (rapid neutron capture) abläuft. Findet eine Kilonova jedoch innerhalb von Supernovamaterial statt, könnten sich die thermodynamischen Bedingungen, die Neutronenüberschüsse und die Opazität der Ausflüsse verändern, was zu einer anderen Zusammensetzung, Häufigkeitsverteilung oder räumlichen Verteilung der r-Prozess-Nuklide führen kann.
Über die Nukleosynthese hinaus würde der Nachweis subsolarer Neutronensterne Theoretiker zwingen, die Physik des Kollapses neu zu überdenken. Das Vorhandensein so leichter kompakter Objekte würde empirische Einschränkungen an den Transport von Drehimpuls, magnetisches Bremsen und Fragmentierungsschwellen in prä-supernovaaren Kernen liefern. Zudem würde sich ein neuer Kanal für Verschmelzungen kompakter Objekte und damit zusätzliche Gravitationswellenquellen eröffnen, deren Signaturen sich von denen typischer Neutronensternbinaries unterscheiden könnten und somit die Gravitationswellen-Astrophysik bereichern.
Wie Wissenschaftler die Superkilonova-Idee testen wollen
Das Forschungsteam betont nachdrücklich, dass AT2025ulz keinen endgültigen Beweis für Superkilonovae darstellt. Das aktuelle Datenset ist faszinierend, aber mehrdeutig. Der weitere Weg ist in der Prinzipbeschreibung einfach: Man muss mehr solcher zeitlichen Koinzidenzen finden und die Modelle so verfeinern, dass sie sowohl elektromagnetische Beobachtungen als auch Gravitationswellendaten simultan gut reproduzieren. Nur durch wiederholte und unabhängige Beobachtungen lässt sich eine neue Klasse von transienten Ereignissen robust etablieren.
Kommende und nächste Generationen von Einrichtungen werden dabei eine Schlüsselrolle spielen. Himmelsdurchmusterungen wie die Legacy Survey of Space and Time (LSST) des Vera C. Rubin Observatory werden die Entdeckungsrate schneller Transienten deutlich erhöhen und damit die statistische Basis für seltene Ereignisse wie mögliche Superkilonovae verbessern. NASA-Missionen wie das Nancy Grace Roman Space Telescope sowie vorgeschlagene Projekte wie die UVEX-Mission würden komplementäre ultraviolette und infrarote Abdeckung liefern, die für das Verständnis der frühen und späten Emissionsphasen essentiell ist. Bodenbasierte Netzwerke — inklusive Arrays wie Caltechs Deep Synoptic Array-2000 — erweitern die Radio-Follow-up-Fähigkeiten, während spezialisierte Projekte wie Caltechs Cryoscope in der Antarktis dazu beitragen könnten, langwelligere zeitabhängige Signaturen zu untersuchen.
Kasliwal hebt eine praktische Erkenntnis hervor: "Zukünftige Kilonova-Ereignisse könnten nicht wie GW170817 aussehen und möglicherweise fälschlich als Supernovae eingeordnet werden. Wir müssen nach neuen Möglichkeiten in Daten von ZTF sowie vom Vera Rubin Observatory suchen... Wir wissen nicht mit Sicherheit, dass wir eine Superkilonova gefunden haben, aber das Ereignis öffnet dennoch die Augen." Diese Mahnung verweist auf einen allgemeineren Punkt der Zeit-Domain-Astronomie: Vielfalt im Verhalten transienter Objekte ist die Regel, nicht die Ausnahme, und nur durch breit angelegte, schnelle und koordinierte Beobachtungsstrategien lassen sich seltene Phänomene zuverlässig identifizieren.
Expertinnen- und Experteneinschätzung
"Dieses Kandidatereignis zwingt uns, in unseren Modellen kreativ zu werden", sagt Dr. Elena Soto, Beobachtungsastrophysikerin an der University of Arizona, die nicht an der Studie beteiligt war. "Wenn eine Kilonova in Supernova-Auswurf eingebettet sein kann, brauchen wir gemeinsam arbeitende elektromagnetische und Gravitationswellen-Pipelines, die sich überlappende Lichtkurven und Spektren auseinandernehmen können. Es ist ebenso eine Herausforderung der Datenanalyse wie der Theorie."
Dr. Soto ergänzt, dass Multi-Messenger-Koordination — schnelle Gravitationswellen-Alerts gefolgt von robotischen optischen, infraroten und Radio-Follow-ups — essentiell sein werde. "Die ersten Stunden und Tage bergen die meisten diagnostischen Informationen", merkt sie an. "Wird dieses frühe Zeitfenster verpasst, könnten interessante Ereignisse durch die Maschen fallen und als gewöhnliche Supernovae katalogisiert werden, wodurch wir Lernmöglichkeiten verlieren."
Worauf man als Nächstes achten sollte
Die Bestätigung von Superkilonovae wird mehrere Nachweise erfordern: a) wiederholte Koinzidenzen zwischen Gravitationswellen-Triggern und ungewöhnlichen optischen Transienten; b) Spektren, die eine initiale r-Prozess-dominierte Signatur zeigen, gefolgt von später wasserstoffreichen oder supernovaähnlichen Merkmalen; und c) theoretische Modelle, die geschichtete Emissionen und die erwarteten nukleosynthetischen Ausbeuten reproduzieren können. Solche kombinierten Beobachtungs- und Modellierungsnachweise würden die Evidenzkette stark untermauern.
Für die breite Fachgemeinschaft ist AT2025ulz eine Erinnerung daran, dass der transiente Himmel weiterhin voller Überraschungen steckt. Die Instrumente sind mittlerweile empfindlich genug, um schwache, schnelle und komplexe Ereignisse aufzufangen. Mit der steigenden Zahl entdeckter Verschmelzungen und Transienten werden Astronomen Klassifikationen verfeinern und die Taxonomie explosiver Phänomene erweitern — möglicherweise mit der Aufnahme von Superkilonovae als neuer Klasse.
Am Ende wird die außergewöhnliche Behauptung — dass eine Supernova Neutronensterne hervorbringen kann, die kurz darauf in einer Kilonova verschmelzen — durch wiederholte Beobachtungen stehen oder fallen. Bis dahin bleibt AT2025ulz ein faszinierender Kandidat, der die Fragen, die Wissenschaftler über das Sterben von Sternen, die Geburt von Neutronensternen und die kosmischen Ursprünge der schwersten Elemente stellen, erweitert und vertieft.
Quelle: scitechdaily
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