Zum ersten Mal wurde eine Supernova mit einer „Doppelexplosion“ beobachtet. Wie war das möglich?
Ein Team von Astronomen hat eine unerwartete Entdeckung gemacht. Sie fanden die Überreste einer Supernova, die, anders als allgemein beobachtet, in einer Doppelexplosion entstanden ist. Dies ist die erste derartige Entdeckung, aber wahrscheinlich nicht die einzige.
Überreste von Supernovae zeigen in der Regel eine Art sich ausdehnende Hülle aus Staub und Gas, die durch eine einzige, ungeheuer starke Explosion entstanden ist, die das Leben eines Sterns beendet.
Als ein Team von Astronomen mit dem leistungsstarken VLT-Teleskop der ESO auf zwei solcher Hüllen stieß, waren sie ziemlich verwirrt. Wie konnte ein Stern zweimal explodieren, wenn die erste Explosion bereits zerstörerisch gewesen sein sollte?
Doch nach der Entdeckung kam die Erklärung - eine, die übrigens schon vor einiger Zeit theoretisch vorhergesagt worden war.
Das Supernova-Phänomen bei Weißen Zwergen
Sonnenähnliche Sterne verwandeln sich, sobald sie den Brennstoff in ihrem Kern und den umgebenden Schichten verbraucht haben, in Weiße Zwerge.
Dies sind unglaublich dichte Objekte- so dicht, dass ihre innere Struktur aus Materie in einem sogenannten "entarteten" Zustand besteht.
Zu Beginn sind sie extrem heiß und erscheinen daher weißlich. Mit der Zeit kühlen sie jedoch allmählich ab, da sie keine interne Energiequelle besitzen.
Der Übergang vom Stern zum Weißen Zwerg erfolgt durch eine explosive Phase, die zur Bildung eines planetarischen Nebels führt. Während die inneren Schichten in den Weißen Zwerg kollabieren, werden dieäußeren Schichten herausgeschleudert und bilden den Nebel.
Dies würde normalerweise das friedliche und äußerst langsame Schicksal eines Weißen Zwerges markieren , der schließlich über viele Milliarden Jahre hinweg in völliger Dunkelheit verschwindet.
Es kommt jedoch häufig vor, dass ein Weißer Zwerg einen Begleitstern hat, wobei die beiden durch die Schwerkraft aneinander gebunden sind. In diesem Fall spricht man von einem Doppelsternsystem, bei dem sich beide Sterne gleichzeitig gebildet haben, aber aufgrund ihrer unterschiedlichen Massen hat sich der eine (der zum Weißen Zwerg gewordene) viel schneller entwickelt als der andere, der sich vielleicht noch in der Phase des Roten Riesen befindet.
Wenn der Weiße Zwerg nahe genug an seinem Begleiter vorbeizieht, kann er Gas aus dem Roten Riesen stehlen, was durch die schwache Oberflächengravitation des Riesen erleichtert wird. Mit der Zeit sammelt sich das gestohlene Material auf der Oberfläche des Weißen Zwerges an.
Aber es gibt eine physikalische Grenze für die Masse, die ein Weißer Zwerg tragen kann. Die Theorie besagt, dass seine entartete Struktur zusammenbricht, sobald er 1,4 Sonnenmassen (die Chandrasekhar-Grenze) überschreitet, was eine katastrophale Supernova-Explosion auslöst.
Man könnte sagen, dass der Begleiter des Roten Riesen den Weißen Zwerg in die Irre geführt und sein Schicksal radikal verändert hat. Er ist nicht mehr für eine langsame, ruhige Abkühlung in die Dunkelheit bestimmt, sondern findet stattdessen ein gewaltsames Ende und hinterlässt Supernova-Überreste (sich ausdehnende Hüllen aus Gas und Staub) und an seiner Stelle einen Neutronenstern.
Was geschah mit der Supernova SNR 0509-67.5?
Die neueste Entdeckung zeigt, dass der Detonation, die zu einer Supernova-Explosion führt, eine weniger zerstörerische erste Explosion vorausgehen kann. Genauer gesagt könnte sich das gestohlene Helium, das sich auf der Oberfläche des Weißen Zwerges angesammelt hat, in einer ersten Explosion entzünden , noch bevor die Grenze von 1,4 Sonnenmassen erreicht ist. Diese würde eine expandierende äußere Hülle erzeugen und gleichzeitig eine Schockwelle nach innen senden, die sich tief in den Kern ausbreitet und eine zweite, weitaus heftigere Detonation auslöst.
Dieses Szenario erhielt Unterstützung, als Astronomen mithilfe des Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile, das mit dem MUSE-Instrument ausgestattet ist, die Überreste der Supernova SNR 0509-67.5 untersuchten. Sie fanden heraus, dass ihre Struktur bemerkenswert gut mit dem Modell der doppelten Detonation übereinstimmt.
Dies ist der erste beobachtete Fall und der erste Nachweis für diesen kürzlich theoretisierten Mechanismus. Die Theorie besagt, dass das Vorhandensein einer doppelten Hülle als verräterisches Zeichen für eine doppelte Detonation dienen könnte.
Das Interesse an dieser Art von Supernova rührt von ihrer entscheidenden Rolle als kosmischer Entfernungsindikator her: Ihre Spitzenleuchtkraft ist bemerkenswert konstant und ermöglicht es den Astronomen, die Entfernung der Wirtsgalaxien zu messen, in denen sie explodieren. Darüber hinaus verstreuen sie Eisen, das bei ihrem gewaltsamen Untergang geschmiedet wurde, im gesamten Universum. Wie der Hauptautor der Studie anmerkt, ist dies genau das gleiche Eisen, das jetzt durch unsere Adern fließt.
Quellenhinweis:
"Calcium in a supernova remnant as a fingerprint of a sub-Chandrasekhar-mass explosion". Nature Astronomy, 2nd July 2025. Das, P., Seitenzahl, I.R., Ruiter, A.J. et al