Schon herkömmliche Supernovae sind unvorstellbar energiereiche kosmische Explosionen, bei denen innerhalb weniger Sekunden etwa soviel Energie freigesetzt wird, wie die Sonne während ihrer gesamten Lebenszeit abstrahlt. Sogenannte superleuchtkräftige Supernovae kennt man erst seit wenigen Jahren, vermutlich auch deshalb, weil sie deutlich seltener und in großer Entfernung vorkommen. Solche Explosionen, auch bekannt als Hypernovae, geben bis zu 100 Mal mehr Energie ab als normale Supernovae. Die Mechanismen dahinter sind noch weitgehend rätselhaft.
Nun haben Astronomen einen neuen Rekordhalter unter diesen Sternexplosionen nachgewiesen. Der Ausbruch mit der Katalognummer SN2016aps wurde 2016 zuerst in Daten des Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) entdeckt, das fortlaufend den Nachthimmel beobachtet. SN2016aps war rund zehnmal energiereicher als durchschnittliche Supernovae und strahlte rund 500 Mal heller, wie das Team um Matt Nicholl von der Universität Birmingham nun im Fachblatt "Nature Astronomy" berichtet.
Spektakulär in mehrfacher Hinsicht
"SN2016aps ist auf verschiedene Arten spektakulär", so Koautor Edo Berger vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik (CfA) in Cambridge (US-Bundesstaat Massachusetts). "Sie ist nicht nur heller als jede andere Supernova, die wir bisher gesehen haben, sondern sie besitzt einige Eigenschaften und Merkmale, die sie als selten erscheinen lassen im Vergleich zu anderen Sternexplosionen im Universum."
So strahlen Supernovae normalerweise nur rund ein Prozent ihrer Energie im sichtbaren Licht ab. SN2016aps gab dagegen nicht nur eine Rekordenergie von fünf mal 1051 erg ab, sondern strahlte rund die Hälfte davon im sichtbaren Licht ab, so dass sie etwa 500 Mal heller leuchtete als eine gewöhnliche Supernova. Wegen ihrer immensen Helligkeit war zunächst auch nicht erkennbar, wo sich diese Explosion abgespielt hat. Erst als der Ausbruch verblasste, wiesen die Wissenschafter nach, dass SN2016aps in einer etwa 3,6 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie stattfand.
Verschmelzung zweier Sterne
Die Astronomen nehmen an, dass der explodierte Stern sich zuvor aus der Verschmelzung zweier großer Sonnen gebildet hat – die Forscher sprechen von einer sogenannten pulsierenden Paarinstabilitätssupernova. Dafür spricht der ungewöhnlich hohe Wasserstoffanteil in der Explosionswolke. Wasserstoff ist der "Treibstoff", der sich bei alternden Riesensternen normalerweise zuerst erschöpft, bevor sie als Supernova explodieren. Je kleiner ein Stern ist, desto länger kann er jedoch seinen Wasserstoff halten.
"Dass SN2016aps seinen Wasserstoff behalten hat, veranlasste uns zu der Theorie, dass zwei weniger massereiche Sterne miteinander verschmolzen waren", erläutert Berger. Der daraus entstandene Stern hatte einerseits noch viel Wasserstoff, war andererseits aber schon groß genug, um die Supernova auszulösen. Berechnungen lassen vermuten, dass er eine Masse von 50 bis 100 Sonnenmassen besaß.
Öl im Feuer
Nachbeobachtungen mit terrestrischen Teleskopen und dem Hubble-Weltraumteleskop lieferten auch eine mögliche Erklärung für die außergewöhnliche Helligkeit der Sternexplosion: "Wir haben ermittelt, dass der Stern in den letzten Jahren vor der Explosion eine massereiche Gashülle abgestoßen hat, während er heftig pulsierte", so Nicholl. "Der Zusammenstoß der Explosionswolke mit dieser massereichen Gashülle führte zu der unglaublichen Helligkeit der Supernova. Das war im Prinzip, wie Öl ins Feuer zu gießen."
Die Forscher hoffen nun, mit neuen Instrumenten wie dem im Bau befindlichen Vera-C.-Rubin-Observatorium weitere derartige Supernovae aufzuspüren, insbesondere aus der ersten Milliarde Jahre des Universums unter den frühesten Sternen. (red, APA, 15.4.2020)