Rätselhafte Sternexplosion

Als am 22. September 2014 im Sternbild Großer Bär eine Supernova aufleuchtete, hielten Astronomen die Erscheinung zunächst für eine ganz gewöhnliche Sternexplosion. Doch die Supernova leuchtete über 600 Tage lang – und damit länger als jede andere zuvor beobachtete. Ein Forscherteam präsentiert nun die gesammelten Beobachtungen dieser Supernova, die mit keinem theoretischen Modell in Einklang zu bringen sind. Vermutlich handelte es sich um einen extrem massereichen Stern, der vor seiner endgültigen Explosion mehrere starke Ausbrüche produziert hat, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

Aufgespürt wurde die Supernova mit der Palomar Transient Factory, kurz PTF, einer automatisch arbeitenden Weitwinkelkamera zur Suche nach ungewöhnlichen kurzzeitigen Veränderungen am Himmel. Astronomen stuften die unter der Nummer iPTF14hls katalogisierte Sternexplosion als gewöhnliche Supernova des Typs II-P ein – das Ende eines Sterns mit mehr als der achtfachen Sonnenmasse –, bei der die Helligkeit typischerweise ein etwa hundert Tage andauerndes Plateau zeigt. Bei einer Supernova des Typs II kollabiert der Kern eines massereichen Sterns zu einem Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch. Der Kollaps löst zugleich eine nach außen laufende Stoßwelle aus, die den äußeren Stern zerreißt. Das mit hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur ausgestoßene Material leuchtet auf, wird aber im Lauf der Zeit langsamer und kühlt ab.

Nicht so bei iPTF14hls: „Die Lichtkurve der Supernova zeigt mindestens fünf Ausbrüche und verläuft über 600 Tage lang nahezu konstant“, schreiben Iair Arcavi vom Las Cumbres Observatory in Kalifornien und seine Kollegen. Zudem zeige sich im Spektrum der Supernova nicht, wie sonst üblich, eine Abnahme der Geschwindigkeit und der Temperatur des ausgestoßen Materials im Lauf der Zeit. Historische Aufzeichnungen deuten darüber hinaus an, dass der Stern bereits im Jahr 1954 einen ersten Helligkeitsausbruch gezeigt hat.

Arcavi und seine Kollegen versuchten die Beobachtungen mit verschiedenen Modellen der Explosion massereicher Sterne in Einklang zu bringen – ohne Erfolg. Am vielversprechendsten seien, so die Forscher, Modelle mit Sternmassen im Bereich von 95 bis 130 Sonnenmassen. Solche extrem massereichen Sterne könnten vor ihrer finalen Explosion mehrere instabile Phasen durchlaufen und dabei bereits supernovaähnliche Ausbrüche zeigen. Allerdings kann auch ein solches Modell die gemessene konstante Temperatur nicht erklären. Es müsse also einen weiteren Prozess geben, der am Ausstoß der Materie extrem massereicher Sterne beteiligt ist. Weitere Beobachtungen des Überrests der Supernova iPTF14hls sowie die Suche nach ähnlichen Sternexplosionen könnten so Einblicke in die Entwicklung extrem massereicher Sterne liefern.