12.02.2008 —

Sternexplosionen sind für Kosmologen und Astrophysiker faszinierende Studienobjekte – und das in mehrfacher Hinsicht: Explosionen vom Typ Supernova Ia stellen eine Art Eichsystem dar, mit dem Wissenschaftler Entfernungen und die beschleunigte Ausbreitung des Weltalls messen können. Außerdem liefern Supernovae Ia einen Großteil des Elements Eisen im Kosmos, ein wichtiger Bestandteil unserer Erde und anderer Planeten. Astronomen gehen davon aus, dass für die Explosion ein Weißer Zwerg verantwortlich ist, der zusammen mit einem weiteren Stern ein Partnersystem bildet. Die genaue Sternkonstellation und der Auslöser der Explosion sind jedoch unklar: Ist die Explosion Folge einer Kollision von zwei Weißen Zwergen? Oder tritt Materie eines größeren Begleitsterns auf den Weißen Zwerg über, woraufhin dieser explodiert? Diese Frage ließ sich bisher nicht beantworten – aus einem einfachen Grund: Trotz intensiver Suche konnte noch niemand ein solches binäres Vorgängersystem kurz vor der Explosion beobachten. Jetzt gelang es Wissenschaftlern zum ersten Mal, sich an die frische „Fährte“ einer Supernova-Explosion zu heften und neue Erkenntnisse über den Auslösemechanismus zu gewinnen (Nature Bd. 452, S. 802-804, 2008).  

Die aktuellen Ergebnisse stammen von Rasmus Voss, der am Exzellenzcluster Universe und am Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik forscht, und Gijs Nelemans von der Radboud Universität in Nijmegen (Niederlande). Für ihre Spurensuche werteten die beiden Wissenschaftler archivierte Bilddaten des US-amerikanischen Röntgenstrahlen-Observatoriums Chandra aus. Auf vier Jahre alten Aufnahmen wurden sie schließlich fündig: In unmittelbarer Nähe der kürzlich entdeckten Supernova SN 2007on stießen sie auf eine starke Röntgenquelle. Diese Daten sprechen gegen eine Kollision und stützen das Modell eines Materieübertritts: Die beiden Sterne umkreisen sich in einem engen Abstand, sodass der kompakte Weiße Zwerg seinem größeren Partnerstern Materie entziehen kann. Der Zwerg sammelt immer mehr Masse, bis er die kritische Größe von circa 1,4 Sonnenmassen erreicht, instabil wird und explodiert.  

Die von Voss und Nelemans gefundene Röntgenstrahlung vor der Explosion passt genau zu diesem Szenario: Da sich die Oberfläche des Weißen Zwergs durch die Ansammlung von Materie seines Nachbarsterns aufheizt, wird zunächst eine starke Röntgenstrahlung frei gesetzt. In der späteren Supernova wird der Weiße Zwerg komplett zerrissen und damit verschwindet auch die Röntgenquelle. Bei einer Kollision und Verschmelzung der binären Sterne wäre vor der Explosion eine deutlich geringere Emission von Röntgenstrahlen zu erwarten.  

Allerdings gibt es noch Ungereimtheiten: Zusammen mit anderen Forscherkollegen haben Voss und Nelemans inzwischen hochwertige optische Beobachtungsdaten analysiert. Diese Daten weisen darauf hin, dass die Positionen der Röntgenstrahlung und der späteren Supernova zwar nur leicht, aber doch signifikant voneinander abweichen. Stammt die beobachtete Röntgenstrahlung also gar nicht vom Vorläufer der Supernova? Andererseits existieren jedoch Aufzeichnungen, die belegen, dass die Supernova SN 2007on frei von Röntgenstrahlung ist – ein wichtiges Indiz für die Explosion eines Weißen Zwergs in einem binären Sternsystem.  

Die Wissenschaftler werden die Spur der Supernova also weiter verfolgen um herauszufinden, ob die Röntgenquelle wirklich der Vorläufer der Supernova ist. Beide Forscher sind davon überzeugt, dass sich der Aufwand in jedem Fall lohnt. Derzeit arbeiten viele Astrophysiker daran, den Explosionsmechanismus von Supernovae zu identifizieren, und dank leistungsfähiger Computertechnologien entwickeln sie zunehmend realistische Modelle. „Wir freuen uns, dass wir dazu beitragen können, Supernovae genauer zu ver­stehen – auch wenn noch nicht sicher ist, ob wir tatsächlich das Vorstadium einer Supernova entdeckt haben,“ sagt Gijs Nelemans. Und Rasmus Voss ergänzt: „Im Moment machen alle Astronomen Jagd auf einen Supernova-Vorläufer, und das mit gutem Grund: Zum Beispiel sind diese Objekte ausgezeichnete Hilfsmittel, um die Dunkle Energie zu untersuchen. Und je mehr wir über Supernovae erfahren, umso besser können sie uns dabei helfen.