Die explosiven Erscheinungen am Himmel werden immer vielfältiger´
Aus: Sterne und Weltraum, März 2011
Wenn Sterne als Supernovae enden, setzen sie innerhalb weniger Sekunden so viel Energie frei wie die Sonne in den rund fünf Milliarden Jahren ihrer bisherigen Existenz. Woher kommt diese gewaltige Energiemenge? Wie laufen die Explosionen im Sterninneren genau ab und wie wird die freigesetzte Energie an die Umgebung abgegeben? Mit diesen brennenden Fragen befasst sich die aktuelle Forschung.
Systematisch durchkämmen die Astronomen den Himmel auf der Suche nach Supernovae, den explosiven, leuchtstarken Erscheinungen, mit denen Sterne ihre viele Millionen Jahre andauernde ruhige Entwicklung beenden. Dabei entdecken sie immer neue Mechanismen, wie Sterne als Supernovae sterben können. Die explosiven Erscheinungen scheinen unerwartet vielfältig zu sein. Die neuen Funde bringen große Herausforderungen für die gängigen theoretischen Modelle mit sich.
In manchen Fällen ist die Explosionsenergie sogar zehn- bis hundertmal so hoch wie normal, bisweilen begleitet von einem enorm leuchtkräftigen Blitz, der allein schon die gesamte Energie einer gewöhnlichen Supernova enthalten kann. Da die Strahlung der hochenergetischen Blitze im Gammabereich liegt, sprechen die Astronomen von Gammablitz-Supernovae. Über diese und andere unerwartete Beobachtungen berichten Hans-Thomas Janka, Sylvio Klose und Friedrich Röpke in der März-Ausgabe der Zeitschrift "Sterne und Weltraum". Janka und Röpke arbeiten am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching, Klose forscht an der Thüringer Landessternwarte. Die drei Autoren widmen sich seit Jahren der Erforschung von Supernovae und ihrer Erscheinungsformen.
Supernovae sind weit mehr als ferne, exotische Erscheinungen am Himmel. Ohne sie gäbe es weder Gesteinsplaneten wie unsere Erde noch die bekannten Wirbeltiere oder gar den Menschen. Während der hellen und energiereichen Explosionen wird mit ungeheurer Wucht Materie in den umgebenden Weltraum geschleudert. Dabei verteilen sich die während der Sternentwicklung erbrüteten schweren chemischen Elemente im All – darunter das Eisen, das Bestandteil unserer roten Blutkörperchen ist, und mithilft, den lebensnotwendigen Sauerstoff aus der Lunge in alle Organe zu transportieren.
Immer mehr Sterntypen scheint ein Ende ihres Daseins als Supernova zu drohen. In vielen Fällen gewinnt im Zuge der Sternentwicklung die Gravitationsenergie die Überhand, sodass der Stern in sich zusammenstürzt. Um einen solchen Gravitationskollaps zu erleiden, muss ein Stern sehr massereich sein und mindestens acht bis zehn Sonnenmassen in sich vereinen. Dabei kann ein kompaktes Objekt mit extrem hoher Dichte entstehen, zum Beispiel ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Für massereiche Sterne läuft die Entwicklung von der Sternentstehung bis zur Supernova sehr schnell ab. Deshalb kommen Gravitationskollaps-Supernovae nur bei jungen Sternen vor.
In den Resten einiger historischer Supernovae in unserer Galaxie finden sich aber keine kompakten Überbleibsel eines gestorbenen Sterns. Es muss daher noch einen grundsätzlich anderen Mechanismus geben, bei dem kein kompaktes Objekt entsteht, und der auch in alten Sternpopulationen auftritt. In diesen Fällen stammt die nötige Energie nicht von der Gravitation, sondern wird freigesetzt, indem die Atomkerne des Sterns miteinander verschmelzen, und zwar fast alle binnen weniger Sekunden. Solche Supernovae, bei denen der gesamte Stern zerrissen wird, lassen sich zum Beispiel bei Weißen Zwergen in engen Doppelsternsystemen beobachten. Weiße Zwerge sind alte Überreste masseärmerer Sterne, nur etwa so groß wie die Erde, aber so massereich wie die Sonne.
Die Autoren Hans-Thomas Janka, Sylvio Klose und Friedrich Röpke wagen in der März-Ausgabe von "Sterne und Weltraum" eine Klassifizierung aller bisher bekannten Supernovae-Typen, die auch neuartige Formen wie die sonderbaren "Hypernovae" einschließt. Bei solchen Explosionen ist die Geschwindigkeit des herausgeschleuderten Gases extrem hoch und die Explosionsenergie fünfzigfach höher als bei normalen Supernovae. In einigen Fällen wurden solche "Hypernovae" in Verbindung mit Gammablitzen gesichtet.
