SUPERNOVAE
So macht man die hellste Supernova
von Stefan Deiters
astronews.com
19. November 2007

Im vergangenen Jahr wurden Astronomen von einer Supernova überrascht, die rund 100 Mal heller war als eine gewöhnliche Sternenexplosion. Das Ereignis bereitete vor allem den Theoretikern Kopfzerbrechen, da sie mit ihren Theorien die Helligkeit von Supernova SN 2006gy nicht erklären konnten. Jetzt aber haben Astronomen eine Erklärung parat: Der Vorgängerstern von SN 2006gy muss mehrfach explodiert sein.

Infrarotaufnahme der Galaxie NGC 1260 (Galaxienzentrum links unten) mit der Supernova SN 2006gy (oben rechts). Bild: Lick / UC Berkeley / J. Bloom & C.

Die Supernova SN 2006gy verblüffte im vergangenen Jahr zahlreiche Astronomen (astronews.com berichtete). Bei der Sternenexplosion handelte es sich um die bislang hellste beobachtete Supernova und kein Theoretiker hatte eine überzeugende Idee, wie man die Helligkeit der Explosion mit den vorhandenen Theorien erklären könnte.

Das hat Stan Woosley, Professor für Astronomie an der University of California in Santa Cruz, keine Ruhe gelassen. Er hatte nämlich eine Idee, wie es zu einer so hellen Supernova kommen könnte. Zusammen mit zwei Kollegen entwickelte er in den vergangenen Monaten ein detailliertes Modell, dessen Ergebnisse sehr gut mit den Beobachtungen von SN 2006gy übereinstimmen. Die Forscher berichteten darüber in der vergangenen Woche in der Wissenschaftszeitschrift Nature.

"Das war schon eine erstaunlich helle Supernova und wir glauben, dass wir nun das beste Modell gefunden haben, um sie zu erklären", erläutert Woosley. "Es handelt sich dabei um ein neues Verfahren, um eine Supernova entstehen zu lassen, das wieder und wieder mit dem gleichen Stern wiederholt werden kann. Normalerweise denken wir bei einer Supernova an den Tod eines Sterns, aber in diesem Fall kann ein und derselbe Stern ein halbes Dutzend Mal explodieren."

Bei einer ersten Explosion, so das Modell der Astronomen, wurde die äußere Hülle des Sterns ins All abgestoßen, was für ein Supernova-ähnliches Ereignis sorgte, das aber nicht sonderlich hell war. Bei einer zweiten Explosion wurde dann eine weitere Hülle des Sterns mit hoher Energie ins All geschleudert. Diese bewegte sich deutlich schneller als die erste Hülle und kollidierte daher irgendwann mit dieser. Diese Kollision nun war außerordentlich hell.

"Beim Zusammenstoß der beiden Hüllen wurde die gesamte Bewegungsenergie in Licht umgewandelt, was etwa 100 Mal heller erscheint als eine normale Supernova. Normalerweise werden bei einer Supernova nur ein Prozent der kinetischen Energie in Licht umgewandelt, weil sich die Supernova zunächst sehr weit ausdehnen muss, bevor das Licht überhaupt entkommen kann," erklärt Woosley.

Damit das alles so funktioniert, muss der Vorgängerstern von SN 2006gy allerdings extrem massereich gewesen sein. Er sollte nach Ansicht der Astronomen zwischen der 90- und 130-fachen Masse unserer Sonne gehabt haben. Nur dann wäre es nämlich im Kern des Sterns so heiß, dass sich ein Teil der Gammastrahlen-Energie in Elektronen und Positronen-Paare verwandelt. Dadurch sinkt aber der sogenannte Strahlungsdruck und der Stern zieht sich sehr schnell zusammen.

"Dadurch wird es im Inneren immer instabiler, bis es schließlich zum Kollaps kommt und der noch vorhandene Brennstoff explosionsartig verbrannt wird", erläutert Woosley. "Dadurch dehnt sich der Stern wieder aus, allerdings nicht genug, um ihn zu zerstören. Bei Sternen mit der 90- bis 130-fachen Masse unserer Sonne kommt es zu einer Reihe von Pulsationen: Der Stern erreicht die Instabilitätsgrenze, expandiert sehr schnell, strahlt Energie ab, zieht sich wieder zusammen, bis er erneut heiß genug ist und wieder die Grenze zur Instabilität erreicht. Das geht so weiter, bis er genug Masse verloren hat, um wieder stabil zu werden."

Sterne mit einer so hohen Masse sind nach Ansicht der Astronomen äußerst selten, besonders in unserer Milchstraße. Allerdings könnte es sie in der Frühphase des Universums häufiger gegeben haben. "Bis vor Kurzem sind wir alle noch davon ausgegangen, dass es solche Sterne nicht gibt. Aber jeder Mechanismus, der ein solches Ereignis erklären soll, benötigt Sterne mit so einer großen Masse", so Woosley.

Mit dem jetzt von den Astronomen vorgeschlagenen Verfahren, lassen sich ganz verschiedenen Arten von Supernova-Explosionen erklären: "Man kann alles bekommen, von zwei bis zu sechs Explosionen und sie können schwach oder sehr stark sein", erläutert Woosley. "Da gibt es jede Menge Möglichkeiten. Außerdem wird es noch viel komplizierter. Am Ende bleibt nämlich ein Rest zurück, der immer noch die 40-fache Masse der Sonne hat. Der kann sich weiter entwickeln, einen Eisenkern ausbilden und dann kollabieren, so dass man schließlich einen Gamma-Ray-Burst bekommt. Die Möglichkeiten sind schon sehr faszinierend."