SUPERNOVAE
Die erste Supernova ihrer Art
von Stefan Deiters
astronews.com
4. Dezember 2009

Eine 2007 beobachtete Supernova könnte sich als Glücksfall für die Astronomen erweisen. Die ungewöhnlich helle und langleuchtende Supernova entstand vermutlich durch die Explosion eines äußerst massereichen Sterns, wie es sie im frühen Universum sehr häufig gegeben haben muss. Es scheint sich zudem um einen schon lange theoretisch vorhergesagten, aber erst jetzt erstmals sicher beobachteten Explosionstyp zu handeln.

So könnte die Supernova SN 2007bi aus der Nähe ausgesehen haben. Bild: NASA

Die Supernova SN 2007bi wurde 2007 von der Nearby Supernova Factory am Lawrence Berkeley National Laboratory entdeckt und in den folgenden 18 Monaten mit Hilfe des Keck-Teleskops auf Hawaii und des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile intensiv studiert. Es stellte sich heraus, dass ein ungewöhnlich massereicher Stern für die Explosion verantwortlich gewesen sein muss.

"Allerdings blieb bei der Explosion nicht ein Schwarzes Loch zurück, wie bei anderen massereichen Sternen", erläutert Alex Fillipenko von der University of California in Berkeley, der an der Analyse der Daten beteiligt war. "Stattdessen kam es im Inneren des Sterns zu einer unkontrollierten Reaktion, die den gesamten Stern zerstörte. Diese Möglichkeit war bereits vor einigen Jahrzehnten von Theoretikern vorhergesagt, bislang aber nie beobachtet worden."

Der Vorläuferstern von SN 2007bi, so die Schlußfolgerungen der Forscher, muss eine Masse von mindestens der 200-fachen Masse der Sonne gehabt und zudem fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium bestanden haben - ganz wie die ersten Sterne im Universum. Die Supernova dürfte somit das erste bestätigte Exemplar einer Paar-Instabilitäts-Supernova sein. Dabei sorgen "in der extremen Hitze im Inneren des Sterns hochenergetische Gammastrahlen für die Entstehung von Elektronen und Positronen, durch die der Druck verringert wird, der den Kern des Sterns sonst vor dem Kollaps bewahrt", erklärt Peter Nugent vom Berkeley National Laboratory.

SN 2007bi war den Astronomen bei einer automatischen Suche im Rahmen des PALOMAR-Quest Survey ins Netz gegangen und von den Mitgliedern der Nearby Supernova Factory schnell als ungewöhnliche Supernova identifiziert worden. Das Team hat bereits nahezu Tausend dieser Sternexplosionen gründlich untersucht, sich aber vor allem auf die Supernovae vom Typ Ia konzentriert, weil diese als sogenannte Standardkerzen bei der Entfernungsbestimmung im All eine wichtige Rolle spielen.

"Die unkontrollierte thermonukleare Explosion, die der Kern von SN 2007bi durchgemacht hat, erinnert an die Explosionen von Weißen Zwergen, wenn diese als Supernova Ia explodieren", so Fillipenko. "Allerdings war diese Explosion deutlich energiereicher." Die Astronomen glauben, dass sie mindestens zehn Mal heller war als eine normale Supernova vom Typ Ia.

Computermodelle, deren Resultate mit den Beobachtungsdaten verglichen wurden, ließen dann keinen Zweifel daran, was sich im Inneren von SN 2007bi abgespielt haben muss, als es zur Explosion kam. "Das Innere des Sterns bestand am Ende seines Sternenlebens aus Sauerstoff und war extrem heiß", erklärt Fillipenko. "Die energiereichsten Photonen verwandelten sich hier in Elektron-Positron-Paare, dadurch verringerte sich der Druck im Kern, was zum Kollaps führte. So kam es zu einer unkontrollierten nuklearen Explosion, wodurch große Mengen an radioaktiven Nickel entstanden. Durch dessen Zerfall wurde das ausgestoßene Gas mit Energie versorgt, was die lange Sichtbarkeit der Supernova erklärt."

Die Entdeckung dieser ersten Paar-Instabilitäts-Supernova in einer Zwerggalaxie ist für die Astronomen ein bedeutender Fund. Zwerggalaxien sind relativ klein und leuchtschwach und enthalten nur wenige Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Sie gelten daher als Modell des frühen Universums. Die Astronomen hoffen nun auf die Entdeckung weiterer Supernovae wie SN 2007bi - eventuell auch aus dem noch jungen Weltall. Die Explosion der massereichen Sterne dort sollte sich nämlich deutlich leichter beobachten lassen als die Sterne selbst.

Die Wissenschaftler berichteten über ihre Analysen in der aktuellen Ausgabe der Wissenschaftszeitschrift Nature.