Explodierenden Sternen auf der Spur

Sie leuchten plötzlich und unerwartet am Himmel auf: Supernovae, explodierende Sterne. Ihr unvorhersagbares Erscheinen macht es für Astronominnen und Astronomen schwierig, die frühe Phase solcher Sternexplosionen zu beobachten. Doch genau das ist nötig, um zu verstehen, welche physikalischen Prozesse bei einem solchen Ereignis ablaufen. Einem Forschungsteam ist es jetzt gelungen, zwei Supernovae innerhalb von 48 Stunden nach dem Beginn der Explosion zu beobachten. Ziel müsse es jedoch sein, Supernovae bereits in den ersten Stunden zu beobachten, schreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Fachblatt „Journal of Cosmology und Astroparticle Physics“.

Mit zahlreichen Teleskopen suchen Astronominnen und Astronomen nach Veränderungen im Sternenhimmel – und entdecken so nahezu täglich eine neue Supernova in einer fernen Galaxie. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Arten von Supernovae: Wenn Sterne, die mehr als das Achtfache der Sonnenmasse enthalten, ihren nuklearen Energievorrat aufgebraucht haben, kollabieren sie aufgrund ihrer starken Schwerkraft entweder zu einem Neutronenstern oder zu einem Schwarzen Loch. Dabei stoßen sie ihre äußere Hülle in einer gewaltigen Explosion ins All ab. Doch auch Sterne geringerer Masse, die nicht kollabieren, sondern als Weißer Zwerg enden, können explodieren. Nämlich, wenn sich ein zweiter Stern in ihrer Nähe befindet, mit dem sie ein Doppelsystem bilden. Von diesem Stern kann Gas auf den Weißen Zwerg strömen. Erreicht die Masse des Weißen Zwergs 1,4 Sonnenmassen, kommt es zu einer Explosion, bei der der Weiße Zwerg vollkommen zerstört wird.

Die ersten Stunden nach der Explosion

Es sind die ersten Stunden nach der Explosion, die Aufschluss über den ursprünglichen Stern geben. „Je eher wir die Supernova beobachten, desto besser“, erklärt Lluís Galbany vom Institut für Weltraumwissenschaften in Barcelona. Dazu nutzten Galbany und sein Team eine neue, auf maschinellem Lernen basierende Software, um Supernovae möglichst rasch zu erkennen. Mit dieser haben sie in den Beobachtungsdaten der Zwicky Transient Facility – einem Spezialteleskop der Sternwarte Mount Palomar – nach Anzeichen für Sternexplosionen gesucht und stießen dabei auf zehn neue Supernovae. Anschließend haben die Forscherinnen und Forscher mit dem zehn Meter großen Gran Telescopio Canarias auf La Palma versucht, das Licht der Supernovae möglichst schnell aufzuzeichnen und zu untersuchen. Aus diesen Lichtspektren lässt sich dann beispielsweise herausfinden, ob der ursprüngliche Stern Wasserstoff enthielt.

Bei zwei der untersuchten Supernovae gelang es, innerhalb von 48 Stunden nach der Explosion Spektren aufzeichnen. „Wir wissen jetzt, dass ein schnell reagierendes spektroskopisches Programm innerhalb eines Tages nach der Explosion Spektren sammeln kann“, so Galbany. Mit einer Weiterentwicklung des Verfahrens könne man vielleicht sogar in die ersten Stunden nach der Explosion vordringen – und so einen Einblick in die frühesten Phasen von Supernovae erhalten.