Gesundheit : Kosmischer Kreislauf

Manche Sonnen leuchten nur kurze Zeit. Dann explodieren sie – und können zur Quelle von Leben werden

Rainer Kayser

Chaotisch und zerfetzt sieht die riesige Gas- und Staubwolke N63A aus, die auf dem jetzt neu veröffentlichten Foto des Weltraumteleskops Hubble zu sehen ist. Vor 2000 bis 5000 Jahren – genau wissen es die Astronomen nicht – ist hier, 160000 Lichtjahre von uns entfernt in der Großen Magellanschen Wolke, ein Stern explodiert. Ein gewaltiger Stern: Vermutlich besaß er etwa die 50-fache Masse unserer Sonne.

Solchen Sternenmonstern ist nur ein kurzes Leben beschieden. Schon nach wenigen Millionen Jahren haben sie ihren Vorrat an nuklearem Brennstoff verbraucht, der gesamte Wasserstoff ist durch Kernfusion in schwerere Elemente umgewandelt. Zum Vergleich: Unsere Sonne hat eine Lebenserwartung von etwa zehn Milliarden Jahren.

Wenn die Energieerzeugung im Inneren eines Sterns erlischt, stößt er seine äußeren Schichten in einer gewaltigen Explosion – einer Supernova – ins All ab, während sein Inneres haltlos zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch kollabiert. In Neutronensternen ist die Materie so dicht gepackt wie in Atomkernen. Sie enthalten bei einem Durchmesser von knapp 20 Kilometern etwa die gleiche Masse wie unsere Sonne. Ihre Dichte ist so gewaltig, dass die Elektronen in die Protonen der Atomkerne hineingequetscht werden und diese so in Neutronen verwandeln.

Doch wenn die Masse eines Sterns größer als etwa das 40fache der Sonnenmasse – und das war beim in N63A explodierten Stern vermutlich der Fall –, dann ist die Schwerkraft des Sternenüberrests so groß, dass sie selbst die Abstoßungskräfte zwischen den Neutronen überwindet. Ein Schwarzes Loch entsteht, eine Schwerkraftfalle, aus der nichts mehr entweichen kann, nicht einmal Licht.

N63A ist Teil einer größeren Gaswolke, in der sich viele weitere junge, massereiche Sterne befinden. Noch heute entstehen in den dichteren Regionen der Wolke weitere Sterne. Mit seiner starken Strahlung hat der Stern N63A ein gewaltiges Loch in die Gaswolke hinein geblasen. Dieses Loch ist auf Röntgenaufnahmen, die die Forscher mit dem Satelliten Chandra gewonnen haben, gut zu erkennen (Bild oben). Dichtere Regionen der Gaswolke haben die Strahlung des heißen Sterns überstanden und sind als seltsam geformte, dichte Klumpen innerhalb des Lochs zurück geblieben.

Die Explosion des Sterns hat eine Schockwelle ausgelöst, die sich immer noch durch das dünne Gas innerhalb des Lochs ausbreitet. Trifft diese Schockwelle auf die zurückgebliebenen Klumpen, zerfetzt sie diese regelrecht. Das ist für die Astronomen eine Überraschung: Bislang waren sie davon ausgegangen, dass die Schockwelle solche Gasklumpen weiter verdichtet und so die Entstehung weiterer Sterne auslöst.

N63A liegt in der Großen Magellanschen Wolke, einer am Südhimmel gelegenen Zwerggalaxie aus rund zehn Milliarden Sternen, die unsere Milchstraße begleitet. Mit vielen Sternentstehungsregionen und Supernova-Überresten ist sie für die Astronomen eine Fundgrube für die Erforschung von Geburt, Entwicklung und Tod der Sterne.

Wie unsicher das Wissen der Forscher gerade über den Tod massereicher Sterne noch ist, zeigen auch jüngste Beobachtungen einer weiteren Supernova, die 1987 ebenfalls in der Großen Magellanschen Wolke explodierte. Mit dem Hubble-Teleskop hielten die Astronomen nach einem Neutronenstern am Explosionsort Ausschau, fanden aber zu ihrer Verwunderung keinen. Ein Neutronenstern sollte sich durch Strahlung verraten. Denn mit seiner Anziehungskraft sammelt er Gas aus seiner Umgebung in einer rotierenden Scheibe um sich an. Diese Scheibe erhitzt sich und sendet Strahlung aus. Doch die Forscher fanden keine Strahlung am Ort der Explosion.

Die Explosion von Sternen spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung des Universums – bis hin zur Entstehung des Lebens. Denn beim Urknall sind fast ausschließlich die leichtesten Elemente Wasserstoff und Helium entstanden. Erst in der ersten Sternengeneration – massereiche Riesensterne mit einer Lebensspanne von meist nur wenigen Millionen Jahren – entstanden schwerere Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen. Und erst dank dieser Elemente konnten später kleinere Sterne wie unsere Sonne entstehen – und erdähnliche Planeten, auf denen sich Leben entwickeln konnte. Wir verdanken also unser Leben all jenen Sternen, deren Leben und Tod der Entstehung unserer Sonne voranging.

Einige Wissenschaftler glauben sogar, dass ein vor 2,8 Millionen Jahren in unserer kosmischen Nachbarschaft explodierter Stern die menschliche Evolution beeinflusst hat. Ein deutsch-österreichisches Forscherteam war vergangenes Jahr am Meeresboden auf Ablagerungen des Eisen-Isotops Fe-60 gestoßen, die nur von einer Supernova-Explosion stammen können. Eine Bestimmung des Zeitpunkts der Eisen-Ablagerungen zeigte, dass sie vor 2,8 Millionen Jahren, plus oder minus 300000 Jahre, stattfanden.

Zu jener Zeit hat sich auch das Klima auf der Erde gewandelt: Es wurde kühler, an den Polen sammelte sich mehr Eis und in Afrika wurde es trockener. Vielleicht hat die Strahlung der Supernova diese Klimaänderung ausgelöst? Die in die Erdatmosphäre eindringenden Teilchen können nämlich als Kondensationskeime für Wassertröpfchen dienen und so zu einer Erhöhung des Bewölkungsgrades führen.

Die Klimaänderung in Afrika wiederum war möglicherweise die treibende Kraft der menschlichen Evolution: Die Trockenheit führte zu einer globalen Ausbreitung und Anpassung der Frühmenschen. So könnte letztlich eine Sternenexplosion von 2,8 Millionen Jahren der Auslöser für den evolutionären Aufstieg des Menschen gewesen sein. In einigen Millionen Jahren erreicht die von N63A ausgeworfene Materie die Sternentstehungsgebiete der umgebenden Gaswolke – und hilft dort vielleicht bei der Entstehung von Planeten und Leben.

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