Wie der Krebsnebel entstand

Vor 952 Jahren leuchtete im Sternbild Stier ein "neuer Stern" auf. Heute erinnert der Krebsnebel mit dem darin eingebetteten Pulsar an die damalige Explosion einer Supernova in 6300 Lichtjahren Entfernung. Mit ausgefeilten Computersimulationen konnte jetzt ein deutsches Forscherteam nachweisen, dass damals ein Stern mit etwa der zehnfachen Sonnenmasse durch die Wirkung von Neutrinos explodiert ist.

Garching - Neutrinos werden in großer Zahl abgestrahlt, wenn der Kern eines Sterns zu einem Neutronenstern kollabierte. Die Forscher haben ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics" veröffentlicht.

"Mit unserer detaillierten und genauen Beschreibung, wie Neutrinos in der Materie im Supernova-Zentrum entstehen und wechselwirken, konnten wir zeigen, dass das Neutrino-Heizen Sternexplosionen auslösen kann wie diejenige, die zur Entstehung des Krebsnebels geführt hat", erklärt Francisco Kitaura vom Max-Planck-Institut für Astrophysik, einer der Forscher. Die neuen Berechnungen stimmen sehr gut mit Beobachtungen überein, nach denen die Energie dieser Explosion nur rund ein Zehntel der einer typischen Supernova war.

Der Stern hatte seinen nuklearen Brennstoff aufgebraucht. Damit war die Energiequelle in seinem Zentrum erloschen, die ihn gegen die gewaltigen Kräfte seiner eigenen Gravitation stabilisiert hatte. Innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde stürzte daraufhin sein Kern zu einem Neutronenstern zusammen. Ein solches kompaktes Objekt hat mehr Masse als die Sonne, dabei aber nur einen Durchmesser von etwa 20 Kilometern. Dieser Neutronenstern ist heute als Pulsar im Krebsnebel sichtbar. Er dreht sich 33-mal pro Sekunde um die eigene Achse und sendet dabei periodische Strahlungspulse aus. Der größte Teil des Sterns wurde jedoch in einer ungeheuren Explosion mit einer Energie auseinander gesprengt, die aller Strahlung gleichkommt, welche die Sonne innerhalb von fünf Milliarden Jahren abgegeben hat. Die heißen Sternentrümmer leuchteten dann als jener neue Stern auf, von dem chinesische und arabische Astronomen berichteten.

Die Computermodelle der Max-Planck-Forscher zeigen nun, dass Neutrinos die treibende Kraft hinter der Explosion waren. Diese Elementarteilchen entstehen im sehr heißen und extrem dichten Inneren eines neu entstehenden Neutronensterns, vor allem durch Reaktionen von Elektronen und Positronen mit Protonen und Neutronen, den Bausteinen von Atomkernen. Nachdem die Neutrinos ihren Weg zur Oberfläche des Neutronensterns gefunden haben, verlassen die meisten davon den Stern und tragen auf diese Art 99 Prozent der Energie fort, die während der Bildung des Neutronensterns freigesetzt wird. Weniger als ein Prozent der Neutrinos wird aber in dem stellaren Gas, das den Neutronenstern umgibt, absorbiert, bevor sie entweichen können. Die dadurch übertragene Energie heizt das Sterngas und bringt es zum Brodeln wie Suppe in einem Dampfkochtopf. Der sich aufbauende Druck beschleunigt schließlich die äußeren Sternschichten und zersprengt den Stern in einer Supernova-Explosion.

"Unsere Computermodelle legen nahe, dass die Krebs-Supernova nur deshalb ein so ungeheuer helles Ereignis war, weil sie sich in nur 6300 Lichtjahren Abstand von der Erde ereignet hat", erklärt Wolfgang Hillebrandt, der Leiter der Forschergruppe. "Verglichen mit anderen Supernovae war es eigentlich ein relativ schwaches und unspektakuläres Ereignis. Unsere Computermodelle werden uns sagen, wonach wir künftig Ausschau halten müssen, um weitere solche Fälle aufspüren zu können."