M31-2014-DS1 kollabiert direkt in ein Schwarzes Loch

M31-2014-DS1 ist ein massereicher, wasserstoffarmer Überriese in der Andromeda-Galaxie, dessen Helligkeit im mittleren Infrarotlicht im Jahr 2014 zunahm und bis 2023 im optischen Bereich drastisch um mehr als das 10.000-fache abnahm, bis er schließlich nicht mehr nachweisbar war. Beobachtungen deuten darauf hin, dass sein Kern bei einer gescheiterten Supernova direkt zu einem stellaren Schwarzen Loch kollabierte, wobei der Großteil der Sternhülle eher zurückfiel als nach außen explodierte und ein schwaches Infrarotleuchten von umgebendem Staub und Gas hinterließ.

Die Entdeckung von M31-2014-DS1 markiert einen entscheidenden Moment in der beobachtenden Astrophysik, da sie den bislang stärksten Beweis für ein Phänomen liefert, das lange Zeit theoretisch blieb. Kishalay De, Astrophysiker und Professor an der Columbia University sowie Forscher am Flatiron Institute, leitete das Team, das zufällig auf dieses „astronomische Einhorn“ stieß. Die am 12. Februar 2026 in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte Studie legt nahe, dass das Universum von weitaus mehr „stillen“ Schwarzen Löchern bevölkert sein könnte als bisher angenommen – erschaffen von Sternen, die die traditionelle, katastrophale Supernova-Explosion komplett überspringen.

Was ist M31-2014-DS1 und was ist damit geschehen?

M31-2014-DS1 ist ein Roter Überriese, der sich etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt in der benachbarten Andromeda-Galaxie befindet und ohne eine Supernova von einem sichtbaren Stern zu einem Schwarzen Loch wurde. Nach einem Jahrzehnt der Beobachtung stellten Forscher fest, dass der Stern ein „letztes Aufbäumen“ in Form einer Infrarot-Aufhellung erlebte, bevor er aus dem optischen Sichtfeld verschwand. Diese zufällige Entdeckung legt nahe, dass massereiche Sterne die explosive Phase des Sternentods umgehen können.

Die Untersuchung des Teams begann nicht als Suche nach dem Sterben von Sternen, sondern als Vermessung des Infrarotlichts in Andromeda. Unter Verwendung von Daten der NEOWISE-Mission der NASA, die ein Weltraumteleskop zur Charakterisierung erdnaher Objekte und ferner Sternkörper einsetzt, identifizierten die Forscher ein ungewöhnliches Objekt, das ein ausgeprägtes Muster von Aufhellung und anschließender Abschwächung zeigte. Laut Kishalay De verlagerte sich der Fokus des Projekts, als ihnen klar wurde, dass sie Zeugen des plötzlichen Verschwindens eines massereichen Sternkörpers wurden – ein Ereignis, das den Standarderwartungen an das Verhalten einer Supernova widersprach.

Detaillierte Archivanalysen ergaben, dass der Stern jahrelang stabil geblieben war, bevor seine Infrarotstrahlung 2014 sprunghaft anstieg. Bis 2023 war der Stern praktisch aus dem sichtbaren Spektrum verschwunden – eine Veränderung, die Kishalay De als das „Rätsel“ bezeichnete, das die vertiefende Studie auslöste. Da sich das Ereignis in der Andromeda-Galaxie abspielte, der nächstgelegenen großen Galaxie zur Milchstraße, hatten die Forscher Zugang zu hochauflösenden Daten, die es ihnen ermöglichten, gängigere Erklärungen wie einfache stellare Variabilität oder die Verdeckung durch vorbeiziehende Trümmer auszuschließen.

Warum explodierte dieser Stern nicht als Supernova?

Dieser Stern explodierte nicht als Supernova, weil seine neutrinogetriebene Schockwelle zu schwach war, um die äußere Hülle abzustoßen, was dazu führte, dass der Kern unter dem Einfluss der Gravitation nach innen kollabierte. Als wasserstoffarmer Stern mit einer ursprünglichen Masse von etwa 13 Sonnenmassen erlebte er eine vollständige Einstellung der Kernfusion, was zu einer direkten Implosion in ein Schwarzes Loch führte, ohne die für einen Supernova-Ausbruch typische Leuchtkraft zu entwickeln.

Standardmodelle der Sternentwicklung besagen, dass der Eisenkern kollabiert, wenn ein massereicher Stern seinen Kernbrennstoff verbraucht hat, was eine Rückstoß-Schockwelle auslöst, die den Stern in einer brillanten Explosion zerreißt. Im Fall einer „gescheiterten Supernova“ kommt diese Schockwelle jedoch zum Erliegen. Anstelle einer nach außen gerichteten Explosion wird die Gravitationskraft des kollabierenden Kerns unüberwindbar und reißt die äußeren Schichten des Sterns nach innen. Dies führt zur Bildung eines Schwarzen Lochs mit minimalem sichtbarem Feuerwerk – ein Prozess, den Daniel Holz, Astrophysiker an der University of Chicago, damit vergleicht, einen Stern „auf frischer Tat“ beim Verschwinden zu ertappen.

Die Masse von M31-2014-DS1 betrug zum Zeitpunkt seines Kollapses etwa das Fünffache der Sonnenmasse. Diese Messung ist besonders bedeutsam, da sie geringer ist als die Masse, die normalerweise für einen solchen Übergang erwartet wird. Kishalay De merkte an, dass dieser Befund darauf hindeutet, dass das „Spektrum der Sterne, die zu Schwarzen Löchern werden, viel breiter sein könnte“ als bisher angenommen. Die Beobachtung stellt aktuelle Annahmen darüber infrage, welche Sterne für Explosionen und welche für einen stillen, gravitativen Kollaps bestimmt sind.

• Ursprüngliche Masse: Etwa 13 Sonnenmassen.
• Endmasse: Etwa 5 Sonnenmassen zum Zeitpunkt des Kollapses.
• Entfernung: 2,5 Millionen Lichtjahre (Andromeda-Galaxie).
• Nachweismethode: Aufhellung im mittleren Infrarot, gefolgt von optischem Verschwinden.

Werden JWST-Beobachtungen die Bildung des Schwarzen Lochs bestätigen?

Obwohl JWST-Beobachtungen in der ersten Studie nicht explizit bestätigt wurden, bietet das James-Webb-Weltraumteleskop die erforderliche Präzision, um das verbleibende Infrarotleuchten einer gescheiterten Supernova zu erfassen. Aktuelle Belege von NEOWISE und dem Hubble-Weltraumteleskop liefern durch das Verschwinden des Sterns starke indirekte Beweise für die Theorie des Schwarzen Lochs. Zukünftige JWST-Daten könnten alternative Theorien wie eine langfristige Verdeckung durch Staub endgültig ausschließen.

Die Rolle der Infrarottechnologie war zentral für diese Entdeckung, da Teleskope für sichtbares Licht oft nicht durch die dichten Staubhüllen blicken können, die von sterbenden Sternen abgestoßen werden. Kishalay De betonte, dass die mit den letzten Momenten des Sterns verbundene „Infrarot-Aufhellung“ eine völlig neue Methode zur Identifizierung verschwindender Sterne darstellt. Durch den Einsatz des James-Webb-Weltraumteleskops könnten Astronomen potenziell die schwache, anhaltende Hitze des Materials beobachten, das nicht vom Schwarzen Loch verschluckt wurde, was einen „Fingerabdruck“ der gescheiterten Explosion liefern würde.

Die Zufälligkeit der Entdeckung bedeutet, wie Daniel Holz betonte, dass es einen massiven Rückstand an Daten zu analysieren gilt. Dieser „Bilderrückstau“ fungiert als eine Sammlung von „Kinderfotos“ des Sterns, die es Wissenschaftlern ermöglichen, seinen Lebenszyklus mit beispielloser Detailgenauigkeit zu rekonstruieren. Das JWST könnte das letzte Puzzleteil liefern, indem es bestätigt, dass an den Koordinaten von M31-2014-DS1 kein überlebender Stern mehr existiert, und so den Fall eines direkten Kollapses untermauern.

Welche Auswirkungen hat dies auf die Entwicklung Schwarzer Löcher?

Die erfolgreiche Identifizierung von M31-2014-DS1 deutet darauf hin, dass ein erheblicher Teil der Population Schwarzer Löcher im Universum ohne das Licht einer Supernova entstehen könnte. Diese Entdeckung zwingt Astrophysiker dazu, ihre Zählung von Schwarzen Löchern neu zu kalibrieren und Modelle der Sternentwicklung anzupassen, um „fehlende“ Supernovae zu berücksichtigen, von denen man früher annahm, sie seien der einzige Weg zum Kernkollaps. Dies eröffnet eine neue Grenze bei der Erforschung „dunkler“ stellarer Überreste.

In der Vergangenheit war die „gescheiterte Supernova“ eine astronomische Theorie mit nur sehr wenigen Kandidaten, die sie stützten. Ein weiterer vielversprechender Kandidat wurde vor fast einem Jahrzehnt identifiziert, aber die Nähe von M31-2014-DS1 macht diese neue Beobachtung weitaus belastbarer. Daniel Holz bezeichnete die Forschung als einen „aufregenden Schritt“, um die wahre Rolle von Schwarzen Löchern im Kosmos zu ergründen. Sie bestätige, dass diese schwer fassbaren Objekte „wirklich da draußen“ sind und auf eine Weise entstehen, die wir durch moderne Infrarot-Durchmusterungen gerade erst zu verstehen beginnen.

Die künftige Forschung wird sich wahrscheinlich auf die Suche nach ähnlichen „letzten Atemzügen“ in anderen nahen Galaxien konzentrieren. Indem Astronomen auf spezifische Infrarotsignaturen achten, anstatt auf eine sichtbare Explosion zu warten, können sie effektiver nach diesen Vorläufern Schwarzer Löcher suchen. Diese Verschiebung in der Methodik könnte zu einem dramatischen Anstieg der Entdeckungen gescheiterter Supernovae führen und letztlich das Rätsel lösen, warum wir im lokalen Universum weniger Supernova-Explosionen beobachten, als unsere aktuellen Modelle vorhersagen.

• Neue Detektionsstrategie: Überwachung von Infrarot-„Atemzügen“ anstelle von sichtbaren Explosionen.
• Stellare Modelle: Einbeziehung masseärmerer Sterne in Theorien zum direkten Kollaps.
• Galaxien-Zensus: Berücksichtigung „unsichtbarer“ Tode massereicher Sterne in Andromeda und darüber hinaus.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der zufällige Blick auf M31-2014-DS1 unser Verständnis davon, wie Sterne sterben, grundlegend verändert hat. Während Kishalay De und seine Kollegen weiterhin Archive der NASA und anderer internationaler Observatorien auswerten, entwickelt sich das „astronomische Einhorn“ einer gescheiterten Supernova zu einem Grundpfeiler der modernen Forschung über Schwarze Löcher. Der verschwindende Stern von Andromeda dient als Mahnung, dass in der Weite des Weltraums die tiefgreifendsten Ereignisse manchmal in völliger Stille stattfinden.