Erstmals aufgespürt: Vorgängerstern einer Supernova vom Typ Ia

Am 5. November 2007 explodierte in der 50 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie NGC 1404 ein Stern. Einem deutschen und einem niederländischen Astronomen gelang es nun, in Archivdaten des amerikanischen Röntgensatelliten Chandra die Strahlung des Sterns vor seiner Explosion aufzuspüren.

Garching/Nijmegen (Niederlande) - Es ist das erste Mal, dass Beobachtungen eines Vorgängersterns einer "Supernova vom Typ Ia" vorliegen, und aus diesen Beobachtungen lassen sich, so die Forscher im Fachblatt "Nature", wichtige Rückschlüsse auf die Ursache der Explosion ziehen.

Normale Supernovae sind massereiche Sterne, die explodieren, wenn sie ihren Vorrat an nuklearem Brennstoff aufgebraucht haben. Supernovae des Typs Ia dagegen sind Weiße Zwergsterne, alte, ausgebrannte Sterne also, die etwa so groß sind wie die Erde. Überschreitet ihre Masse die so genannte Chandrasekhar-Grenze von 1,39 Sonnenmassen, so kommt es zu einer thermonuklearen Explosion, bei der Kohlenstoff und Sauerstoff in schwerere Elemente, hauptsächlich Eisen, umgewandelt werden.

Woher aber kommt der Massenzuwachs der explodierenden Weißen Zwerge? "Für Supernovae des Typs Ia gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Modelle", erklären Rasmus Voss vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching und Gijs Nelemans von der Radboud-Universität in Nijmegen. Im Kollisionsmodell umkreisen sich zwei Weiße Zwerge mit Massen unterhalb der Chandrasekhar-Grenze, verlieren durch die Abstrahlung von Gravitationswellen Bahnenergie und stoßen so schließlich zusammen. Dadurch überschreiten sie die Chandrasekhar-Grenze und explodieren als Supernova. Im Akkretionsmodell bildet ein Weißer Zwerg mit einem normalen Stern ein Doppelsystem. Von dem normalen Stern strömt Gas auf den Weißen Zwerg hinüber und lässt so dessen Masse langsam anwachsen -- bis sie wiederum die Chandrasekhar-Grenze überschreitet und es zur Explosion kommt.

Der Zustrom von Gas führt auf dem Weißen Zwerg zur ständigen Kernfusion von Wasserstoff zu Helium, die sich durch die Aussendung schwacher Röntgenstrahlung verrät. Eben solche Röntgenstrahlung haben nun Voss und Nelemans in den Archivdaten des Chandra-Satelliten am Ort der späteren Sternexplosion entdeckt. "Unsere Beobachtungen favorisieren das Akkretionsmodell für diese Supernova", so die beiden Forscher. Aus nur einer solchen Beobachtung lasse sich allerdings noch nicht schließen, dass es sich bei allen Supernovae des Typs Ia um Gas sammelnde Weiße Zwerge handelt. Es bleibe durchaus denkbar, dass es zwei unterschiedliche Arten von Ia-Supernovae gäbe, gestehen Voss und Nelemans ein. Weitere Röntgenbeobachtungen von Vorgängersternen seien notwendig, um den Ursprung dieser Explosionen aufzuklären.

Supernovae des Typs Ia spielen eine wichtige Rolle in der Kosmologie. Da ihre Helligkeitskurven nach einem ganz bestimmten Muster verlaufen, eignen sie sich als "Standardkerzen": Aus ihrer maximalen Helligkeit und dem Verlauf des Helligkeitsabfalls lässt sich die Entfernung der Supernova -- und damit der Galaxie, in der sie sich befindet -- bestimmen. Supernovae des Typs Ia sind also gewissermaßen die Messlatte, mit der die Kosmologen unser Universum vermessen. Solche Messungen waren es auch, die 1998 zu der Entdeckung führten, dass sich die Expansion des Kosmos durch eine geheimnisvolle Dunkle Energie beschleunigt.