Blasen in Supernovaüberrest aufgespürt

Massereiche Sterne enden nicht in einer einzigen Explosion, sondern in mehreren, kurz aufeinanderfolgenden, asymmetrischen Explosionen. Das zeigt die dreidimensionale Untersuchung des 11 000 Lichtjahre entfernten Supernovaüberrests Cassiopeia A durch ein Forscherduo aus den USA. Die Explosionen haben zu einer blasenartigen Struktur des Supernovaüberrests geführt, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science“.

„Computersimulationen zeigen seit Langem, dass die Stoßwelle bei einem symmetrischen Zusammenbruch eines massereichen Sterns nicht ausreicht, um zu einer Supernovaexplosion zu führen“, erläutern Dan Milisavljevic vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Robert Fesen vom Dartmouth College in Hanover, US-Bundesstaat New Hampshire. Wenn ein Stern mit mehr als acht Sonnenmassen seinen nuklearen Energievorrat verbraucht hat, kollabiert sein Kernbereich zu einem Neutronenstern oder Schwarzen Loch. Dieser Zusammenbruch führt zu einer nach außen laufenden Stoßwelle, die aber bei vollständiger Symmetrie von den einfallenden Außenschichten des Sterns abgebremst wird. Vermutlich, so die Forscher weiter, führen erst Asymmetrien zu einer dynamischen Instabilität, die schließlich den Stern explosiv zerreißt.

Blasenstruktur von Cassiopeia A

Solche Asymmetrien sollten sich in der dreidimensionalen Struktur der Überreste explodierter Sterne widerspiegeln. Milisavljevic und Fesen haben deshalb die Bewegung des Gases im Supernovaüberrest Cassiopeia A genau untersucht. Dabei zeigte sich, dass die sichtbaren ringförmigen Strukturen tatsächlich Projektionen großer Blasen in der Gaswolke sind. Die Forscher sehen darin ein starkes Indiz dafür, dass die Explosion nicht symmetrisch, sondern in mehreren asymmetrischen Etappen verlaufen ist.

Als Ursache dafür nehmen die beiden Forscher eine turbulente Durchmischung im Inneren des kollabierenden Sterns an. „Wenn diese Durchmischung stark genug ist, kann sie zur Bildung von blasenförmigen Instabilitäten führen, die wiederum die Ausbreitung der Explosion beeinflussen“, so Milisavljevic und Fesen. Das Szenario der beiden Forscher sagt voraus, dass sich im Inneren der Blasen ein besonders hoher Anteil des Isotops Eisen-56 befindet. Dabei handelt es sich um das Endprodukt der normalen Kernfusion im Inneren eines Sterns. Ein Nachweis dieses Eisenisotops sei jedoch erst mit der nächsten Generation von Infrarot- und Röntgenteleskopen möglich.