Die Super-Supernova

Eine Supernova steht als gewaltige Explosion am Lebensende vieler Sterne. Alle massereichen Exemplare mit einer Anfangsmasse von mehr als acht Sonnenmassen werden von ihr zerrissen, aber auch kleinere Exemplare, die das Pech haben, nach ihrem eigentlichen Ende als Weißer Zwerg noch Material eines Partnersterns akkretieren zu können, mit dem sie ein Binärsystem bilden. Ohne Supernovae gäbe es kein Leben, werden doch erst durch sie die schweren Elemente im Kosmos verteilt.

Im Großen und Ganzen hat man diesen Prozess verstanden. Besonders energiereiche Supernovae ziehen aber noch immer die Blicke der Astronomen auf sich, weil sie noch ein paar Geheimnisse bergen. Ein solches ist die Paarinstabilitäts-Supernova, die Sterne mit mehr als 64 Sonnenmassen betreffen kann, die besonders arm an Elementen schwerer als Helium sind, oder ab 140 Sonnenmassen, wenn man von normalen Hauptreihensternen der aktuellen Generation ausgeht. Bei ihnen wird der Stern komplett zerrissen, es bleibt nicht einmal ein Schwarzes Loch übrig – also wird auch entsprechend viel Energie abgegeben. Der Begriff „Paarinstabilität“ kommt daher, dass in diesen Sternen Temperatur (Milliarden Grad) und Dichte so hoch werden, dass sich Photonen der bei der Fuson entstehenden Gammastrahlung von selbst in Elektron-Positron-Paare umwandeln. Dadurch verringert sich aber der Strahlungsdruck, und der Stern kollabiert in sich selbst, als hätte man einem Ballon die Luft herausgelassen.

Deshalb freut sich ein Astronomen-Team nun sehr, das nach einer Veröffentlichung in Nature Astronomy die bisher energiereichste Supernova überhaupt entdeckt hat. Gefahr für die Erde besteht nicht; das Ereignis, SN 2016aps genannt, wurde bereits am 22. Februar 2016 registriert und fand in 3,6 Milliarden Lichtjahren Entfernung von der Erde statt – also auch vor 3,6 Milliarden Jahren, als die Erde noch unbewohnt war. Die Explosion zeigte eine Besonderheit: Sie gab fünfmal mehr Energie in Form von Licht ab als eigentlich zu erwarten gewesen wäre. Normalerweise setzt eine Supernova nur ein Hundertstel ihrer Gesamtenergie als Helligkeit ab. Im Höhepunkt der Explosion war sie etwa 100 Milliarden mal so hell wie unsere Sonne, das entspricht etwa der Gesamt-Helligkeit der gesamten Milchstraße.

Die Astronomen konnten zeigen, dass diese zusätzliche Lichtquelle eine Ursache hatte: Die Wucht der Explosion muss mit einer bereits vorher abgegebenen Gashülle kollidiert sein. Das wäre typisch für eine Paarinstabilitäts-Supernova. Aber das ist noch nicht alles. Das Spektrum der Explosion enthielt starke Wasserstoffanteile. Ein in einer Supernova vergehender Stern hat seinen Wasserstoff aber schon lange verbraucht. Woher kam der frische Wasserstoff? Die Astronomen haben auch dafür eine Erklärung: Der explodierte Stern muss vor nicht allzu langer Zeit mit einem jüngeren, nicht ganz so schweren Exemplar verschmolzen sein. Erst ihre gemeinsame Masse hat dann die Paarinstabilitäts-Supernova ausgelöst.

Links: Aufnahme des MMT-Observatoriums etwa ein Jahr nach der Explosion, Mitte Hubble-Aufnahme nach etwa drei Jahren im nahen Infrarot, rechts Hubble-Aufnahme im UV-Bereich. (Bild: Nicholl et. al., Nature)
Künstlerische Darstellung einer Supernova (Bild: Aaron Geller (Northwestern University))

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