Himmelsphänomen: Forscher erklären Sternexplosion

In der dichten, heißen Heliumschale an der Oberfläche des weißen Zwergsterns zündet eine Kernfusion, bei der Heliumkerne zu größeren Atomkernen verschmelzen. In wenigen Sekunden steigert die Reaktion sich zu einer Explosion, deren Schockwellen durch den Stern jagen und den Himmelskörper zerreißen, der gerade so groß wie die Erde ist. Ein solches Ereignis beobachteten Astronomen im Jahr 2005 in der Galaxie NGC 1032 in der Nachbarschaft unserer Milchstraße und tauften sie auf Supernova SN 2005E. Erst jetzt hat ein internationales Forscherteam, zu dem auch Paolo Mazzali vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching gehört, die Ereignisse, die zu diesem Sternentod führten, aufgeklärt und im Fachblatt „Nature“ vorgestellt (Band 465, Seite 322).

Zunächst einmal verblüffte SN 2005E die Astrophysiker. Die schwache Explosion passte nicht zu den beiden bisher bekannten Haupttypen von Supernovae. Bei einer Typ-Ia-Supernova schrumpft ein Stern, der vorher eine ähnliche Größe wie unsere Sonne hatte, zu einem weißen Zwerg, nachdem er zunächst seine Wasserstoffvorräte langsam und danach das daraus entstandene Helium explosionsartig verbrannt hat. Der ausgepowerte Stern stürzt zu einem Himmelskörper zusammen, der ungefähr die Größe der Erde hat, aber mit Temperaturen weit über zehntausend Grad weiß glüht.

Allein würde dieser Weiße Zwerg im Laufe der Jahrmillionen langsam abkühlen. Hat er aber einen Begleiter, zieht er Teile von dessen Atmosphäre zu sich herüber. Dadurch wächst der Weiße Zwerg weiter, und in seinem Inneren steigen Druck und Temperatur, bis plötzlich eine neue Kernfusion einsetzt. Die Hauptbestandteile Sauerstoff und Kohlenstoff verschmelzen dabei explosionsartig zu einer Reihe schwererer Elemente bis zum Eisen. Dabei werden riesige Energiemengen frei, die den Stern rasch in einer Supernova zerreißen, die seine Bestandteile in den Weltraum schleudert. Doch das Muster einer solchen Sternenexplosion sieht ganz anders aus als das, das die Astrophysiker bei SN 2005E entdeckten.

Auch der andere Supernova-Haupttyp, Ib, kommt eigentlich nicht infrage. Dabei handelt es sich um explodierende Sterne mit einem sehr kurzen Lebenszyklus. Darum sehen Astronomen Typ-Ib-Supernovae meist nur in Regionen des Weltraums, in denen sich gerade viele neue Sterne bilden. Hinweise auf Sternengeburten aber hat bisher niemand in der Umgebung von SN 2005E gefunden.

Weiße Zwerge dagegen kommen in Regionen außerhalb der Sternenwiegen reichlich vor. Die Forscher um Mazzali haben nun in Computer-Modellen gezeigt, dass es auch einen anderen Typ Supernova geben kann: Dabei zieht der Weiße Zwerg von der Helium-Atmosphäre eines nahen, ebenfalls alten Begleitsterns größere Mengen Helium zu sich. Dadurch steigen Druck und Temperatur an seiner Oberfläche so lange, bis in seiner äußeren Schale eine Kernfusion mit Helium zündet und es zu einer Supernova kommt.