Seltene Riesenexplosionen zerreißen Sterne in den Tiefen des Kosmos

Swinburne (Australien) - Explodierende Sterne gehören ohnehin zu den außergewöhnlichsten kosmischen Spektakeln. Gleich zwei besonders seltene und extrem energiereiche solcher „Supernovae“ genannten Sternentode hat ein internationales Team von Astronomen nun in großer kosmischer Entfernung gefunden. Rund zehn Milliarden Jahre war das Licht bis zu uns unterwegs. Astronomen konnten auf Aufnahmen aus den vergangenen Jahren zweimal ein Aufleuchten ausfindig machen, das zu den größten überhaupt je beobachteten Supernovae gehört. Die nun entdeckten Sternexplosionen gehören zu einem speziellen Typ, der zehn- bis hundertfach stärker ist als andere Supernova-Typen. Er ist nur möglich bei einer ganz bestimmten Sorte überschwerer Sterne, wie sie vor allem in der Frühzeit des Universums vorzufinden war. Die eine Supernova gehört sogar zu einem Untertyp, der bislang erst ein einziges Mal nachgewiesen wurde, schreiben die Forscher im Fachblatt „Nature“.

„Die außerordentliche Seltenheit dieses Supernova-Typs resultiert darin, dass wir erst ein glaubwürdiges Ereignis aus dem Jahr 2007 haben, das gut studiert ist“, so Erstautor Jeff Cooke. Der Grund, warum man bislang kaum Kandidaten für diese Art von Supernova gefunden hat, liegt darin, dass sie nur in ganz bestimmten Sorte überschwerer Sternen mit mindestens 130 Sonnenmassen und einer besonderen Zusammensetzung stattfinden kann. Im heutigen Universum können sie kaum noch auftreten. In der Frühzeit des Kosmos war die Zusammensetzung der Elemente aber eine andere, so dass die Sterne größer werden konnten und zugleich aus leichteren Elementen bestanden.

Wenn Sterne dann einen bestimmten Punkt ihrer Entwicklung überschritten hatten und schwer genug waren, konnte eine sogenannte Paarinstabilität auftreten. In einem Stern herrscht im Normalbetrieb ein Gleichgewicht aus nach innen gerichteter Schwerkraft und nach außen wirkendem Strahlungsdruck. Bei der Paarinstabilität passiert aber folgendes. Ab einer bestimmten Temperatur im Sterninnern überschreiten die extrem energiereichen Lichtteilchen die Grenze, bei der sie sich spontan in Paare aus Elektronen und Positronen umwandeln. Hierdurch verringert sich der Strahlungsdruck im Sterninnern, weil die Lichtteilchen nicht mehr zur Verfügung stehen, und das Zentrum des Sterns zieht sich zusammen. Dabei heizt sich die Materie auf über eine Milliarde Grad Celsius auf – rund 250fach heißer als das Innere der Sonne –, wodurch eine gewaltige thermonukleare Explosion gezündet wird. Sie zerreißt den Stern völlig, so dass kein Neutronenstern oder Schwarzes Loch als Überbleibsel zurückbleibt wie bei anderen Typen von Supernova-Explosionen.

Mit den neu entdeckten Supernovae rücken die Astronomen auch weiter an ein wichtiges Ziel heran, nämlich den Nachweis der ersten Sterne. Wie sie aus der Beobachtung der Muttergalaxien der beiden Supernovae schließen können, sind die ältesten Sternen zwar immer noch ein gutes Stück weiter entfernt. Über die Methode, mit der die beiden neuen ultrastarken Supernovae entdeckt wurden, lässt sich aber auch noch weiter in die Vergangenheit schauen. Da in der Frühzeit des Kosmos solche mächtigen Supernovae deutlich öfter als heute stattgefunden haben, sind die Forscher guter Dinge, bald noch weiter in die Tiefen des Universums zu blicken.