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Auge in Auge mit einer Supernova

Nähert sich ein massereicher Stern dem Ende seiner Lebensdauer, tritt er nicht etwa heimlich, still und leise von der kosmischen Bühne ab. Je nach Masse kollabiert er zu einem kompakten Objekt oder endet in einer thermonuklearen Supernova. Dabei steigt die Leuchtkraft des Sterns um das Milliardenfache an, sodass der Stern in seinen letzten Atemzügen sogar seine eigene Galaxie überstrahlt.

Während die Vorgänge in einem sterbenden Stern heute sehr genau bekannt sind, wurden Supernovae früher als neue Sterne betitelt, die für einige Tage bis Wochen am sonst unveränderten Nachthimmel auffielen. Und so galt das Auftauchen einer solchen „stella nova“ als Vorbote großer Ereignisse und wurde von Hofastronomen für Vorher- und Weissagungen genutzt.

Zu den bekanntesten Supernovae zählen die von Tycho Brahe entdeckte Nova von 1572 im Sternbild Kassiopeia, die das bestehende Weltbild mit unveränderlicher Fixsternsphäre erstmals infrage stellte, sowie die Keplersche Supernova von 1604 im Sternbild Schlangenträger.

Die Häufigkeit, mit der Sterne einer Galaxie ein derart fulminantes Ende finden, hängt davon ab, wie viele Sterne dort neu entstehen. Ursache für diesen Zusammenhang ist, dass meist eher junge Sterne mit Lebensdauern von wenigen zehn Millionen Jahren in Supernovae enden. Für unsere Milchstraße haben Astronomen eine Supernova-Häufigkeit von rund 10–30 pro Jahrtausend ermittelt.

Mit der Beobachtung der Supernova SN 1987A gelang es Astronomen nach über 350 Jahren erstmals wieder, eine Supernova in Erdnähe zu observieren. Am 24. Februar in der Großen Magellanschen Wolke – eine Galaxie in unmittelbarer Nähe zur Milchstraße – entdeckt, gilt SN 1987A als eine der bedeutendsten Supernovae der Astrophysik. Durch ihre Nähe und enorme Helligkeit war es erstmals möglich, den Tod eines Sterns zu spektroskopieren und wichtige Informationen über die Mechanismen in Supernovae zu gewinnen.

Und so war SN 1987A seither ein Vorzeigeobjekt, um die Ausbreitung ihrer Gaswolke – des Supernovaüberrests – zu beobachten und die Bildung von Molekülen in ihr zu untersuchen.

Mit Hilfe neuster Analysen anhand von Aufnahmen des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kurz ALMA, ist es Astronomen nun erstmals gelungen, ein dreidimensionales Computermodell der Sternleiche zu rekonstruieren. Da ALMA seine Aufnahmen in einem Wellenlängenbereich macht, der die dichte Gaswolke durchdringt, konnten die Wissenschaftler erstmals in das Innere des Überrests blicken. Von Interesse war außerdem die Verteilung von Elementen in und um SN 1987A herum. Das Modell offenbarte, dass sich Kohlenmonoxid hauptsächlich in einem flachen Ring um den toten Stern. Siliziummonoxid-Moleküle bilden hingegen eine Art aufgebrochene Schale um den Kern.

Rätselhaft bleibt allerdings die genaue Natur des einstigen Sterns. So konnte man bisher zwar den Vorgängerstern identifizieren und geht davon aus, dass es sich um einen blauen oder roten Überriesen mit bis zu 20 Sonnenmassen gehandelt haben muss; die Ursache der Elementverteilung ist jedoch noch immer nicht klar.

So gilt SN 1987A heute zwar als eines der am häufigsten untersuchten astronomischen Objekte, gibt aber noch immer Rätsel auf, die auf ihre Lösung warten.