Forschende weisen erstmals doppelte Sternexplosion nach
Astronomie
Als Supernova bezeichnen Astronomen die Explosion eines Sterns. Bei manchen Supernovae knallt es nicht nur einmal, sondern gleich zweimal, wie jetzt ein internationales Forschungsteam erstmals nachweisen konnte.
Bei einer 160'000 Lichtjahre entfernten Gaswolke in der Grossen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstrasse, handelt es sich um den Überrest einer solchen doppelten Sternexplosion, wie die Wissenschaftler im Fachblatt «Nature Astronomy» berichten.
Die meisten Supernovae künden vom Tod eines grossen, massereichen Sterns. Wenn solche Sterne ihren Vorrat an nuklearem Brennstoff verbraucht haben, geraten sie aus dem Gleichgewicht. Während ihr Inneres zusammenstürzt und zu einem Neutronenstern oder gar einem schwarzen Loch wird, katapultiert die dabei entstehende Druckwelle ihre Aussenschichten ins All und lässt den sterbenden Stern hell aufleuchten.
Doppeldetonation im Doppelsystem
Doch es gibt auch völlig andere Sternexplosionen, von den Astronomen als «Typ Ia» bezeichnet. Zu diesen Supernovae kommt es, wenn ein Weisser Zwergstern mit einem weiteren, grösseren Stern ein enges Doppelsystem bildet. Dann nämlich kann von dem grösseren Stern Gas auf den Weissen Zwerg herabströmen. Erreicht das angesammelte Gas eine kritische Menge, so kommt es zu einer thermonuklearen Explosion - einer Supernova vom Typ Ia -, die den Weissen Zwerg zerstört.
«Die Explosionen von Weissen Zwergen spielen eine entscheidende Rolle in der Astronomie», erläutert Priyam Das von der University of New South Wales in Australien, der das Forschungsteam geleitet hat. Denn sie dienen den Himmelsforschern als kosmische Messlatte: Aus der Helligkeit der Explosion ergibt sich ihre Entfernung und damit können die Astronomen dann die Expansion des Weltalls messen. «Doch trotz ihrer Bedeutung ist das seit langem bestehende Rätsel um den genauen Mechanismus, der eine solche Explosion auslöst, noch immer ungelöst», betont Das.
Mechanismus lange ein Rätsel
Denn theoretische Überlegungen zeigen eine Alternative zu dem geschilderten Szenario auf. Darin bildet das von dem zweiten Stern kommende Gas zunächst eine Hülle um den Weissen Zwerg. Und diese Hülle kann instabil werden und sich thermonuklear entzünden. Die Stosswelle dieses ersten Knalls trifft dann auf den Weissen Zwerg, staucht ihn gewissermassen zusammen und löst so eine zweite Detonation aus. Doch bislang gab es keine sichtbaren Beweise für solche doppelten Explosionen.
Das hat sich jetzt geändert. Mit einem speziellen Zusatzgerät, dem «Multi Unit Spectroscopic Explorer» (MUSE), am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben Das und seine Kollegen die Gaswolke 0509-67.5 genau unter die Lupe genommen. Bei diesem auffällig ringförmigen Objekt handelt es sich, das wussten die Astronomen seit langem, um den Überrest eines Sterns, der vor etwa 400 Jahren explodiert ist. Aber hat es dabei einmal oder zweimal geknallt?
«Auch ein visuelles Spektakel»
MUSE erzeugt Spektren, zerlegt die Strahlung des Gases also in seine Wellenlängen. So können die Forscher erkennen, woraus das Gas besteht und wie es sich bewegt. Wie sich zeigte, enthält die Wolke viel Kalzium, das bei der thermonuklearen Explosion entstanden ist. Und dieses Kalzium konzentriert sich in zwei Schalen der Wolke - für die Astronomen der Beweis, dass sich das Kalzium nicht bei einer einzigen, sondern bei zwei aufeinander folgenden Explosionen gebildet hat.
«Dieser konkrete Beweis für eine doppelte Detonation trägt nicht nur zur Lösung eines langjährigen Rätsels bei, sondern bietet auch ein visuelles Spektakel», begeistert sich Das. Denn die von der Supernova erzeugte Gaswolke besitze eine «wunderschön geschichtete Struktur.» Und für ihn als Astronomen sei es «unglaublich erhellend, die inneren Vorgänge einer so spektakulären kosmischen Explosion aufzudecken.»
Notiz:
Fachartikelnummer DOI: 10.1038/s41550-025-02589-5
