02.06.2008 · Alle bisherigen Supernova-Explosionen hat man erst Stunden oder Tage nach dem eigentlichen Ausbruch bemerkt, wenn die expandierende Trümmerwolke des einstigen Sterns zunehmend heller wurde. Doch Anfang dieses Jahres hatten Astronomen Glück.
Von Hermann-Michael Hahn
© AP-NASA
Die Spiralgalaxie NGC 2770, hier in einem Bild vom 18. Januar 2008, hat einige Supernovae zu bieten. Die jüngste von ihnen ist rechts unter der Bezeichnung SN2008D zu sehen.
Eine Supernova zum Zeitpunkt der Explosion beobachten zu können wäre für viele Astronomen das größte Glück. Dieses ist amerikanischen Forschern Anfang des Jahres widerfahren. Sie sind die ersten Astronomen, denen der Anblick vergönnt war. Wie so oft, führte der Zufall Regie: Ein von den Theoretikern für den Moment der Explosion erwarteter heller Röntgenblitz wurde von einem Satelliten registriert, dessen Röntgenteleskop gerade auf eine neun Tage zuvor in der gleichen Himmelsregion entdeckte andere Supernova gerichtet war. Das berichtet eine internationale Forschergruppe in der Zeitschrift „Nature“ (Bd. 453, S. 462 u. 469).
Supernova-Explosionen stehen am Ende der Entwicklung von Sternen mit mehr als rund achtfacher Sonnenmasse. Aufgrund der starken Eigenanziehung reicht der Druck der äußeren Sternschichten aus, das atomare Feuer im Innern einzuschließen. So können immer schwerere Atome bis hin zum Eisen entstehen, wobei allerdings zuletzt immer weniger Energie freigesetzt wird. Gleichzeitig steigt während der letzten Phasen der Strom an Neutrinos aus dem Innern immer stärker an – ähnlich wie bei zunehmend erhitztem Wasser die Zahl der aufsteigenden Luftbläschen kurz vor dem Erreichen der Siedetemperatur rasant zunimmt.
Stoßwelle und Röntgenblitz
Da die Neutrinos zusätzlich Energie aus dem Sterninnern abtransportieren, reicht am Ende der nach außen gerichtete Druck des heißen Gases nicht mehr aus. Der Kern fällt dann wie ein Kartenhaus in sich zusammen und endet je nach Masse als äußerst kompakter Neutronenstern oder als Schwarzes Loch. Die in der Folge nachstürzende Sternhülle dagegen wird von diesem anfangs noch ausschwingenden, extrem harten Trümmerkern nach außen zurückgeschleudert. Dabei entsteht eine donnerähnliche Stoßwelle, die das heiße Gas der äußeren Hülle stark verdichtet und beim Erreichen der Sternoberfläche einen äußerst hellen Röntgenblitz auslöst.
So weit zumindest die Theorie, die aber bis vor wenigen Monaten nicht überprüft werden konnte, weil kein Astronom je einen solchen Röntgenblitz beobachtet hatte. Alle bisherigen Supernova-Explosionen hat man erst Stunden oder Tage nach dem eigentlichen Ausbruch bemerkt, wenn die expandierende Trümmerwolke des einstigen Sterns zunehmend heller wurde. Für diesen Helligkeitsanstieg ist der rasche radioaktive Zerfall großer Mengen Nickels verantwortlich, die im Zusammenhang mit der eigentlichen Explosion entstehen.
Explosion im Sternbild Luchs
Am Mittag des 9. Januar 2008 hatten Astronomen der Princeton-Universität das Röntgenteleskop des Swift-Satelliten auf eine wenige Tage zuvor entdeckte Supernova in der rund 90 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 2770 im Sternbild Luchs gerichtet, als plötzlich außerhalb der Gesichtsfeldmitte ein starker Helligkeitsausbruch registriert wurde. Weil das parallel beobachtende Gammastrahlenteleskop keine besonderen Vorkommnisse anzeigte, konnte ein typischer Gammastrahlenausbruch ausgeschlossen werden, für dessen Nachweis und Beobachtung der Satellit besonders ausgestattet ist. Auch das Teleskop für den ultravioletten und optischen Strahlungsbereich registrierte zu diesem Zeitpunkt noch keine Auffälligkeiten; erst etwa anderthalb Stunden später stieg die Helligkeit in der fraglichen Region am Rande der Spiralgalaxie NGC 2770 langsam an.
Sofort beantragte spektroskopische Messungen mit dem Gemini-Nord-Teleskop auf Hawaii konnten erst 42 Stunden später begonnen werden. Sie bestätigten im weiteren Verlauf das Szenario einer normalen Supernova vom Typ Ibc, die mit dem Ende eines sogenannten Wolf-Rayet-Sterns in Verbindung gebracht wird. Aus der Dauer des Strahlungsblitzes konnten die Astronomen darüber hinaus den Durchmesser der Röntgenlicht abgebenden Region ableiten. Er betrug rund 14 Millionen Kilometer. Das ist zwar rund siebenmal so viel wie der typische Durchmesser eines Wolf-Rayet-Sterns, dies läßt sich aber zwanglos mit einem zuletzt überaus intensiven Sternwind erklären, der von der Oberfläche des sterbenden Sterns wegströmte.
Letzte Stunden massereicher Sterne
Für die weitere Supernova-Forschung ergeben sich aus dieser Beobachtung interessante Perspektiven. Wenn es mit einem im Weltraum stationierten Weitwinkel-Röntgenteleskop gelänge, jährlich bis zu hundert der in Wirklichkeit noch viel zahlreicheren Supernova-Ereignisse im Universum während des Augenblicks der Explosion zu entdecken und zu lokalisieren, könnten vielleicht auch Neutrino- und Gravitationsteleskope die damit einhergehenden Ausbrüche erfassen. Das würde helfen, weitere Einzelheiten über die letzten Stunden der massereichen Sterne in Erfahrung zu bringen. Dann könnte man eines nicht allzu fernen Tages vielleicht wirklich verstehen, wie die Atome, aus denen ein Großteil unserer Umwelt und wir selbst bestehen, vor langer Zeit aus dem Feuersturm eines explodierenden Sterns befreit und an die Umgebung verteilt wurden.
