08.05.2011 · 1573 beschrieb der dänische Astronom Tycho Brahe ein ungewöhnliches Himmelsspektakel in seinem Buch „Über den neuen Stern“. Damals schoss bei einer stellaren Explosion eine Gaswolke aus dem Partnerstern. Jetzt hat man Reste gefunden.
Von Hermann-Michael Hahn
© de Proyart
Porträt von Tycho Brahe in „Astronomiae instauratae mechanica” von 1598.
Rund 440 Jahre nach dem Aufleuchten eines vermeintlich neuen Sterns im Sternbild Kassiopeia, das damals noch nicht mit Fernrohren verfolgt werden konnte, scheint nunmehr endgültig geklärt, was sich zu jener Zeit ereignete. Bei Langzeitbeobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra wurde das letzte noch fehlende Puzzleteilchen gefunden. Die Ergebnisse der Suche sind jetzt im "Astrophysical Journal" vorgestellt worden.
Der neue Stern war 1572 in den ersten Tagen des Novembers erschienen und am 11. November erstmals auch von dem dänischen Astronomen Tycho Brahe bemerkt worden. Brahe beobachtete das ungewöhnliche Himmelsspektakel über viele Monate hinweg und veröffentlichte im Folgejahr eine kleine Schrift mit dem Titel "De nova stella" (Über den neuen Stern).
Aufflammende Supernova
Im 20. Jahrhundert fanden die Astronomen an der von Brahe überlieferten Position eine expandierende Gashülle, die sie schon bald als Überrest jenes Ereignisses identifizieren konnten. Mittlerweile war nämlich deutlich geworden, dass es sich bei solchen scheinbar neuen Sternen in Wirklichkeit um die Explosionen alter Sterne handelte. Da dabei gewaltige Energiemengen freigesetzt werden und der betroffene Stern mitunter ganz zerstört wird, werden derart radikale Veränderungen allgemein als Supernova-Ereignisse bezeichnet.
Bei Tychos Supernova deuten alle damaligen und aktuellen Beobachtungen darauf hin, dass sie der Kategorie Ia zuzuordnen ist. Supernovae dieses Typs flammen auf, wenn in einem engen Doppelsternsystem über längere Zeit Materie von einem sich aufblähenden Stern auf einen bereits zu einem Weißer Zwerg degenerierten Partner hinüberströmt und dieser dadurch destabilisiert wird. Durch einen solchen Zustrom steigen Druck und Temperatur im Innern des nur noch etwa erdgroßen Objektes auf Werte, die eine plötzlich beginnende Heliumfusion zu Kohlenstoff ermöglichen, wodurch der Weiße Zwerg explosionsartig auseinandergerissen wird. Die kritische Masse - das etwa 1,4-Fache der Sonnenmasse - wird als Chandrasekhar-Grenze bezeichnet.
Datenabgleich
Weil stets eine vergleichbare Menge an Helium zur Fusion bereitsteht, wenn diese kritische Masse erreicht wird, entwickeln Supernovae vom Typ Ia immer ein und dieselbe Helligkeit, die sie zu idealen Entfernungsmarken auch über große kosmische Distanzen werden lässt. Aus ihrer Vermessung haben die Astronomen vor rund fünfzehn Jahren erstmals eine bereits seit mehreren Milliarden Jahren andauernde beschleunigte Expansion des Universums abgeleitet, die sie durch eine rätselhafte dunkle Energie erklären.
Bis vor kurzem konnten die Astronomen die Richtigkeit des zugrunde liegenden Szenarios einer Supernova des Typs Ia jedoch nicht lückenlos belegen. Zwar hatten sie innerhalb des Überrestes der Tycho-Supernova einen schnell laufenden Stern entdeckt, der als möglicher Spender des Materiezustroms für den explodierten Weißen Zwerg in Frage kam, aber es fehlte noch ein letztes Glied in der Beweiskette. Den haben Wissenschaftler des Pekinger Instituts für Hochenergiephysik und des Astronomischen Instituts der University of Massachusetts in Amherst jetzt bei Langzeitbeobachtungen mit dem Röntgensatelliten Chandra entdeckt.
Eine bogenförmige Struktur unweit des mutmaßlichen Ex-Partnersterns haben sie als Überreste jener Gaswolke identifiziert, die durch die Supernova-Explosion des Weißen Zwerges aus der Hülle des damaligen Partner- und Gebersterns herausgerissen wurde. Aus den Eigenschaften dieser Gaswolke sowie den Bewegungsdaten des Ex-Partnersterns konnten sie schließlich die ursprünglichen Verhältnisse zum Zeitpunkt des Supernova-Ereignisses rekonstruieren. Danach umrundeten sich beide Sterne zuletzt alle fünf Tage in einem gegenseitigen Abstand von rund elf Millionen Kilometern, was 7,5 Prozent der Entfernung von der Erde zur Sonne entspricht. Diese Daten passen hervorragend zu dem Standardszenario einer Ia-Supernova.
