Eine hüllenlose Supernova

Am 7. September 2021 registrierte ein Teleskop der Sternwarte Mount Palomar eine Supernova, die sich als ungewöhnlich erweisen sollte. Denn der Stern, der 1,8 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt explodiert war, hatte zuvor einen großen Teil seiner Hülle verloren. Mit dem Keck-Teleskop auf Hawaii ließ sich dann die abgestoßene Hülle aufspüren – mitsamt einer außergewöhnlich massereichen Schale aus Silizium und Schwefel um die Supernova. Damit sei erstmals ein Blick in die innere Schalenstruktur eines alten Sterns gelungen, so die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Fachjournal „Nature“.

Sterne erzeugen ihre Strahlung, indem leichte Elemente wie Wasserstoff zu immer schwereren fusionieren: zunächst zu Helium, woraus sich immer schwerere Elemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel, Silizium und Eisen bilden. Im Inneren eines Sterns entstehen so nacheinander Schalen aus den unterschiedlichen Elementen.

Schwerere Elemente als Eisen entstehen in Sternen nicht, weshalb in massereichen Sternen ein Kern aus Eisen immer weiter wächst. Irgendwann ist dessen Masse so groß, dass er unter seinem eigenen Gewicht kollabiert – man spricht von einer Supernova. Zurück bleibt ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch, während die äußeren Schalen explosionsartig ins All abgestoßen werden. Doch die heftige Explosion einer solchen Supernova führt meist dazu, dass die zuvor getrennten Schalen sich durchmischen und deshalb nicht mehr zu erkennen sind.

Eine außergewöhnliche Supernova

Eine Ausnahme bilden sogenannte Stripped Supernovae. Das sind Sterne, die bereits vor ihrer Explosion einen Teil ihrer Hüllen verloren haben. Hier lassen sich mit Teleskopen die Heliumschale erkennen, in seltenen Fällen sogar die darunter liegende Schale aus Kohlenstoff und Sauerstoff.

Wie die Beobachtungen einer Forschungsgruppe um Steve Schulze von der Northwestern University in den USA zeigen, ist die Supernova 2021yfj sogar eine noch größere Ausnahme: Sie erlaubt erstmals einen Blick auf eine noch tiefer gelegene und dicke Schale aus den schwereren Elementen Silizium und Schwefel. „Diese Schale muss von dem Stern kurz vor der Explosion ausgestoßen worden sein“, so das Fazit der Forschenden. Als er als Supernova explodierte, hatte der Stern also alle Hüllen abgegeben.

Ursache für abgestoßene Hülle noch unklar

Warum und wie der Stern auch die innerste Schale abgestoßen hat, ist allerdings noch offen. Schulze und sein Team haben zwei Ideen: So könnte der Stern abwechselnd stärker und schwächer gestrahlt und so den Ausstoß verursacht haben. Möglicherweise hat es in seiner Nähe einen weiteren Stern gegeben, der mit ihm ein Doppelsystem gebildet hat. Dann könnte die Anziehungskraft die äußere Schale ins All gerissen haben. Um herauszufinden, welches Szenario korrekt ist, gilt es aber, noch weitere solche „hüllenlose“ Supernovae zu beobachten.