Einige der hellsten Explosionen des Universums könnten einen unsichtbaren Auslöser haben. Ein internationales Astrophysiker-Team hat herausgefunden, dass primordiale Schwarze Löcher – hypothetische Überreste aus den ersten Augenblicken des Universums – Weiße Zwerge durchqueren und als Typ-Ia-Supernovae zur Explosion bringen könnten, einem der am besten untersuchten kosmischen Leuchtfeuer der Astronomie.

Die in The Astrophysical Journal veröffentlichte Studie wurde von Shing-Chi Leung vom SUNY Polytechnic Institute geleitet, Gastwissenschaftler am Kavli-Institut für Physik und Mathematik des Universums (Kavli IPMU) der Universität Tokio, zusammen mit den Kavli-IPMU-Forschern Ken'ichi Nomoto und Alexander Kusenko.

Primordiale Schwarze Löcher sollen während der kosmischen Inflation entstanden sein, als die rasche Expansion winzige Dichteschwankungen der Materie verstärkte. Weil sie unsichtbar, aber gravitativ wirksam wären, gelten sie seit langem als Kandidaten für Dunkle Materie, die unsichtbare Substanz, die den überwiegenden Teil der Materie des Universums ausmachen soll.

Wenn eines dieser Objekte einen Weißen Zwerg durchquerte – den dichten Überrest eines massearmen Sterns, der seinen Brennstoff verbraucht hat –, könnte seine Gravitation im Sterninneren starke Gezeitenkräfte entfachen, ihn destabilisieren und eine außer Kontrolle geratene thermonukleare Explosion auslösen: eine Typ-Ia-Supernova. Frühere Arbeiten des Teams hatten gezeigt, dass solche Explosionen die Lichtkurven normaler Typ-Ia-Supernovae nachahmen könnten; die neue Studie geht weiter und vergleicht das Modell mit realen Objekten.

Die Forscher stimmten ihre Simulationen mit bekannten Supernova-Überresten (Tycho, Kepler, 3C 397), nahen Supernovae wie SN 2011fe und SN 2012cg sowie den chemischen Häufigkeiten von Milchstraßen-Sternen ab. Radioaktive Isotope wie Nickel-56 und Nickel-57 sowie stabile Elemente wie Mangan und Nickel lieferten Signaturen, um Masse und Metallizität der explodierenden Sterne abzuschätzen.

Bemerkenswerterweise legt die Analyse nahe, dass ein von Null verschiedener Anteil der Typ-Ia-Supernovae durch primordiale Schwarze Löcher ausgelöst worden sein müsste, um die in unserer Galaxie beobachteten chemischen Häufigkeitstrends zu erklären – die rätselhaften Objekte könnten die Chemie der Milchstraße also seit Milliarden von Jahren still geprägt haben.

„Einige Supernovae, die wir am Himmel beobachten, könnten auf PBHs zurückgehen“, sagte Leung. „Auch wenn wir diese schwer fassbaren Gebilde nicht direkt beobachten können, hinterlassen sie in der Natur viele interessante Hinweise, um ihre Eigenschaften zu ergründen.“ Als Nächstes will das Team untersuchen, wie sich der Mechanismus auf die Gesamtpopulation und Rate konventioneller Supernovae auswirkt.

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