Astronomen ermitteln erstmals die genaue Form einer Supernova nur 26 Stunden nach ihrer Explosion

    Eine fast augenblicklich eingefangene Sternexplosion enthüllte die bisher unbekannte Struktur einer Supernova – ein flüchtiger Blick, der unser Verständnis der letzten Stunden riesiger Sterne neu definiert.

    Nach einer sofortigen wissenschaftlichen Reaktion und mit Unterstützung des Very Large Telescope in Chile gelang es einem internationalen Team, die frühe Form der Schockwelle der Supernova SN 2024ggi zu beobachten. Bild: Europäische Südsternwarte (ESO).

    Nachdem innerhalb weniger Stunden eine Warnung erkannt worden war, rückte eine neu explodierte Supernova in den Fokus mehrerer internationaler Teams. Die Gelegenheit war so kurz, dass jede Verzögerung eine entscheidende Phase der Explosion für immer ausgelöscht hätte. In diesem winzigen Zeitfenster ermöglichte das von den Überresten des Sterns ausgehende Licht den Wissenschaftlern, etwas zu beobachten, was zuvor nur in der Theorie existiert hatte: die Konfiguration der Explosion, gerade als die Energiewelle die Oberfläche erreichte.

    Eine Supernova markiert das endgültige Ende eines Sterns, wenn dieser in einer plötzlichen Explosion eine kolossale Menge an Licht und Materie freisetzt. Diese Explosionen können auf zwei Arten entstehen: durch den Kernkollaps eines sehr massereichen Sterns oder durch die Destabilisierung eines Weißen Zwergs, der Materie von seinem Begleiter akkretiert hat, bis er eine kritische Grenze überschritten hat. Während einer solchen Explosion kann ihre Helligkeit vorübergehend mit der einer ganzen Galaxie konkurrieren.

    Dieses kurze Ereignis ereignete sich, als SN 2024ggi den Moment offenbarte, in dem seine Schockwelle die äußeren Schichten durchbrach. Dank der Zusammenarbeit zwischen dem Swift-Satelliten und dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) ermöglichten die gesammelten Bilder und Daten einen privilegierten Einblick in eine Phase, die so schnell vorüberging, dass sie nur einen Tag später spurlos verschwunden wäre.

    Nachtalarm und ein Wettlauf gegen die Zeit

    Die erste Entdeckung erfolgte in der Nacht des 10. April 2024. Der Astronom Yi Yang von der Tsinghua-Universität in Peking, der gerade nach einem langen Flug angekommen war, überprüfte die Warnmeldung und erkannte, dass das Phänomen keinen Aufschub duldete. Zwölf Stunden später reichte er einen dringenden Antrag bei der Europäischen Südsternwarte (ESO) ein. Die Antwort kam umgehend: Das Very Large Telescope (VLT) wurde am 11. April, nur 26 Stunden nach dem ersten Signal, auf das neue Himmelsobjekt ausgerichtet.

    Das gewählte Szenario hätte nicht günstiger sein können. SN 2024ggi befindet sich in der Galaxie NGC 3621, etwa 22 Millionen Lichtjahre entfernt. Auf kosmischer Ebene ermöglicht diese „Nähe” außergewöhnliche Details. In Verbindung mit einem Teleskop mit großer Blende wusste das internationale Team, dass es die frühe Struktur der Explosion erfassen konnte, bevor sie sich mit dem umgebenden Gas vermischte.

    Die ersten Beobachtungen zeigten den genauen Moment, in dem das beschleunigte Material aus dem Inneren die Oberfläche des sterbenden Sterns durchbrach. Einige Stunden lang waren die ursprüngliche Form des Sterns und die Explosion gleichzeitig sichtbar – ein Phänomen, das zuvor noch nie beobachtet worden war.

    Was die explodierte Supernova verbarg

    Der Vorläufer von SN 2024ggi war ein roter Überriese mit einem Radius, der hunderte Male größer war als der der Sonne, und einer Masse, die das 12- bis 15-fache der Sonnenmasse betrug. Ein klassisches Beispiel für einen Stern, der dazu bestimmt war, in einer massiven Supernova zu sterben. Bei solchen Objekten wird das empfindliche Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und innerem Druck durch Kernreaktionen aufrechterhalten. Wenn dem Stern der Brennstoff ausgeht, wird dieses Gleichgewicht abrupt gestört.

    Simulation einer Supernova-Explosion
    In der Galaxie NGC 3621, etwa 22 Millionen Lichtjahre entfernt, explodierte ein Stern als Supernova. Dank des VLT der ESO konnte seine Anfangsphase genau in dem Moment festgehalten werden, als die Schockwelle die Oberfläche durchbrach. Bild: ESO/L. Calçada (künstlerische Simulation).

    Was folgt, ist ein Kernkollaps, gefolgt vom Einsturz der äußeren Schichten. Dieses Material prallt zurück und erzeugt eine Schockwelle, die heftig ansteigt. Wenn sie die Oberfläche erreicht, setzt sie eine enorme Menge an Energie und Licht frei. Diese Phase bietet ein sehr kleines Zeitfenster, um die ursprüngliche Struktur der Explosion zu beobachten, bevor die ausgestoßene Materie mit ihrer unmittelbaren Umgebung in Wechselwirkung tritt.

    Dieses Mal wurde das Zeitfenster voll ausgeschöpft. Der Schlüssel war eine Technik, mit der analysiert wird, wie das vom Objekt ausgestrahlte Licht ausgerichtet ist: die Spektropolarimetrie. Auch wenn die Supernova nur als winziger Punkt erscheint, gibt die Art und Weise, wie ihr Licht polarisiert ist, Aufschluss über ihre innere Geometrie.

    Wie das VLT die ungewöhnliche Form der Supernova entschlüsselte

    Das Instrument, das diese Informationen auf der Südhalbkugel erfassen kann, ist FORS2, das an einem der VLT-Teleskope installiert ist. Die Daten überraschten sogar die Forscher: Die anfängliche Explosion hatte eine längliche, olivenähnliche Form und nicht die perfekte Kugelform, die man bei einer symmetrischen Explosion erwarten würde.

    Im Laufe der Stunden glättete die Ausdehnung diese Form allmählich, aber die Hauptachse, die Linie, die die dominante Richtung der Explosion markiert, blieb klar und stabil. Dieses Verhalten deutet darauf hin, dass viele massive Supernovae einen ähnlichen physikalischen Mechanismus mit definierter axialer Symmetrie aufweisen könnten.

    Diese Erkenntnis ermöglicht es Wissenschaftlern, bisherige Theorien auszuschließen und andere zu verfeinern, die versuchen zu erklären, wie diese gewaltigen Explosionen ausgelöst werden. Sie deutet auch darauf hin, dass die internen Dynamiken vor einer Supernova-Explosion möglicherweise weitaus organisierter sind als bisher angenommen.

    Was dieser kurze Blitz für die Astronomie bedeutet

    Die Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, klassische Modelle zum Tod massereicher Sterne zu überarbeiten. Die Beobachtung der ursprünglichen Form der Explosion ermöglicht einen direkten Einblick in Prozesse, die bisher nur indirekt abgeleitet werden konnten. Eine einzige Nacht koordinierter Arbeit ermöglichte es, die jahrzehntelange Debatte darüber, wie rote Überriesen sterben, zu verfeinern.

    Für die beteiligten Astronomen unterstreicht diese Entdeckung den Wert von schnellem Handeln und Zusammenarbeit im Team. Sie erinnert uns auch daran, dass selbst bei solch gewalttätigen Phänomenen das Universum Muster und Symmetrien aufweist, die sich nur dann offenbaren, wenn sie genau im richtigen Moment beobachtet werden.