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Astrophysik : Supernova-Explosionen im Dreierpack

  • -Aktualisiert am

Explosionswolke einer Supernova: Schleier-Nebel aus dem Sternbild Schwan Bild: dpa

Der Tod eines Sternes: Noch bis vor kurzem galten Supernova-Explosionen allgemein als einmalige Ereignisse. Ein Stern macht dieser Erklärung aber nun einen Strich durch die Rechnung und bringt Wissenschaftler zum Zweifeln.

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          Bislang galten Supernova-Explosionen allgemein als einmalige Ereignisse, die das Ende eines massereichen Sterns markieren. Wenn seine Kernbrennstoffe aufgebraucht sind und der Strahlungsdruck aus dem Sterninnern nachlässt, stürzt der Sternkern in sich zusammen und schleudert die äußeren Schichten explosionsartig davon. Zurück bleibt eine exotische Sternruine – ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch –, die von einem expandierenden Supernova-Überrest umgeben ist. Über die Frage, ob diese Erklärung in jedem Fall zutrifft, denken einige Forscher verstärkt nach, seit im September vergangenen Jahres eine ungewöhnlich helle Supernova – 2006gy – in der rund 240 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 1260 aufleuchtete.

          Den klassischen Modellen zufolge würde die extreme Leuchtkraft jener Sternexplosion bedeuten, dass ein äußerst massereicher Stern vollständig auseinander geflogen wäre. Dabei wäre nicht einmal eine exotische Sternruine übrig geblieben. Jetzt hat Stan Woosley von der University of California in Santa Cruz zusammen mit zwei Kollegen in der Zeitschrift „Nature“ ein anderes Modell für die außergewöhnliche Helligkeit der Explosion vorgestellt. Es beruht darauf, dass besonders massereiche Sterne mehrere Explosionen nacheinander durchleben können, bei denen jeweils nur die äußere Schicht des Sterns abgesprengt wird.

          Frei werdende Explosionsenergie reicht nicht aus

          Der für das Modell notwendige „Zündmechanismus“ funktioniert nur bei Sternen mit mehr als 95 Sonnenmassen. In deren Zentren steigt die Temperatur zum Ende der Sternentwicklung so weit an, dass ein Teil der freigesetzten Energie in Elektron-Positron-Paare umgewandelt wird und entsprechend für die Aufrechterhaltung des internen Gleichgewichts nicht mehr zur Verfügung steht. Das Ergebnis dieser massenhaften Bildung von Teilchen-Antiteilchen-Paaren wird als Paar-Instabilität bezeichnet.

          Bei Sternen, die bis zu rund 130 Sonnenmassen haben, reicht die frei werdende Explosionsenergie nicht aus, den Stern als Ganzes auseinander zu sprengen. Der Stern stößt zunächst nur seine äußere Hülle ab, während der schrumpfende Kern einen neuen Gleichgewichtszustand zwischen der nun reduzierten äußeren Last und dem Strahlungsdruck einer weiteren Brennphase findet. Je nach Temperatur im Zentrum des Sterns kann das neue Gleichgewicht mehrere Jahrzehnte oder wenige Stunden dauern, bis die nächste Paar-Instabilität auftritt.

          Bislang keine Hinweise

          Während die erste Explosion noch zu einem weniger hellen Aufblitzen führt, weil ja nur ein kleinerer Teil des Sterns betroffen ist, kann schon die zweite deutlich heller erscheinen als eine gewöhnliche Supernova. Dann nämlich, so die Modellrechnungen, treffe die abgesprengte zweite Gasschale mit großer Geschwindigkeit auf die inzwischen langsamer gewordene Hülle der ersten Explosion, wodurch ihre gesamte Bewegungsenergie in Licht umgewandelt werde. Normalerweise beträgt diese Umwandlung nur rund ein Prozent, da die bei gewöhnlichen – einmaligen – Supernova-Explosionen freigesetzte Gashülle wesentlich dichter ist und entsprechend viel weiter expandieren muss, ehe das Licht überhaupt entweichen kann.

          Sollte die Anfangsmasse des betroffenen Sterns – zum Beispiel – 110 Sonnenmassen betragen, dürften zwischen der ersten und der zweiten Explosion rund sieben Jahre liegen. Auf eine der Supernova 2006gy vorausgegangene Eruption gibt es bislang allerdings keine Hinweise. Weitere neun Jahre später wäre eine dritte Explosion zu erwarten, wenn der verbliebene Sternkern endgültig zu einem Neutronenstern kollabiert und seine Umgebung dabei noch einmal extrem hell aufblitzen kann.

          Ein anderes Modell

          In derselben Ausgabe der Zeitschrift stellen zwei niederländischen Forscher ein anderes Modell vor, das die besondere Helligkeit der Supernova 2006gy mit einem vorausgegangenen Zusammenstoß zweier massereicher Sterne in einem dichten Sternhaufen erklärt. Dieses Modell sollte sich bereits nach ein oder zwei Jahren an der Wirklichkeit überprüfen lassen. Dann müsste nämlich, wenn die Supernova verblasst ist, in der Umgebung bei sorgfältiger Inspektion ein dichter Haufen massereicher Sterne sichtbar werden.

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