In Bildern: So sehen die Überreste eines durch zwei Explosionen zerstörten Sterns aus.

Die meisten Supernovas entstehen durch den explosiven Tod massereicher Sterne , doch eine beträchtliche Anzahl davon hat eine weniger auffällige Quelle: Weiße Zwerge, die kleinen, ruhenden Kerne, die zurückbleiben, wenn Sterne wie unsere Sonne ihren Kernbrennstoff verbrennen , können das erzeugen, was die astronomische Fachwelt als Supernova vom Typ Ia bezeichnet.

„Explosionen Weißer Zwerge spielen in der Astronomie eine entscheidende Rolle“, sagte Priyam Das, ein Doktorand an der University of New South Wales in Canberra, Australien, der die in Nature Astronomy veröffentlichte Studie zu SNR 0509-67.5 leitete.

Ein Großteil unseres Wissens über die Ausdehnung des Universums basiert auf Supernovas vom Typ Ia . Sie sind zudem die Hauptquelle für Eisen auf unserem Planeten, unter anderem für das Eisen in unserem Blut. „Trotz ihrer Bedeutung“, fügt der Forscher hinzu, „ist das Rätsel um den genauen Mechanismus, der ihre Explosion auslöst, auch nach so langer Zeit noch immer ungelöst.“

Alle Modelle zur Erklärung von Supernovas vom Typ Ia gehen von einem Weißen Zwerg aus, der Teil eines Sternpaares ist. Bewegt er sich nahe genug am anderen Stern, kann er seinem Begleiter Material entziehen. In der gängigsten Theorie für Supernovas vom Typ Ia akkretiert der Weiße Zwerg Materie von seinem Begleiter, bis er eine kritische Masse erreicht und dann eine einzelne Explosion erleidet. Neuere Studien deuten jedoch darauf hin, dass zumindest einige Supernovas vom Typ Ia besser durch eine Doppelexplosion erklärt werden könnten, die ausgelöst wurde, bevor der Stern diese kritische Masse erreichte.

Nun hat das Team ein neues Bild aufgenommen, das ihre Vermutung bestätigt: Zumindest einige Supernovae vom Typ Ia explodieren durch einen Mechanismus der „Doppeldetonation“ . In diesem alternativen Modell ist der Weiße Zwerg von einer Hülle aus gestohlenem Helium umgeben, die instabil werden und sich entzünden kann.

Diese erste Explosion erzeugt eine Stoßwelle, die um den Weißen Zwerg herum und in sein Inneres wandert und dort eine zweite Detonation im Kern des Sterns auslöst, wodurch schließlich die Supernova entsteht.

Bisher gab es keine eindeutigen visuellen Beweise für eine Doppeldetonation eines Weißen Zwergs. Kürzlich prognostizierte die Astronomengemeinschaft, dass dieser Prozess ein charakteristisches Muster oder einen Fingerabdruck in den noch leuchtenden Überresten der Supernova hinterlassen würde, der noch lange nach der ersten Explosion sichtbar wäre . Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Überreste einer solchen Supernova zwei getrennte Kalziumschichten enthalten würden.

Das Team hat diesen Fingerabdruck in den Überresten einer Supernova gefunden. Ivo Seitenzahl, der die Beobachtungen leitete und zum Zeitpunkt der Studie am Heidelberger Institut für Theoretische Studien tätig war, sagt, diese Ergebnisse seien „ein klarer Hinweis darauf, dass Weiße Zwerge lange vor Erreichen der berühmten Chandrasekhar-Massengrenze explodieren können und dass der Mechanismus der ‚Doppeldetonation‘ in der Natur vorkommt.“

Das Team konnte diese Kalziumschichten (im Bild blau dargestellt) im Supernovaüberrest SNR 0509-67.5 durch Beobachtung mit dem Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE)-Instrument am VLT der ESO nachweisen. Dies liefert starke Hinweise darauf, dass eine Supernova vom Typ Ia auftreten kann, bevor ihr übergeordneter Weißer Zwerg die kritische Masse erreicht.

Supernovae vom Typ Ia sind der Schlüssel zu unserem Verständnis des Universums. Sie verhalten sich sehr konstant, und ihre vorhersagbare Helligkeit (unabhängig von ihrer Entfernung) hilft der astronomischen Gemeinschaft, Entfernungen im Weltraum zu messen. Mithilfe ihrer Funktion als kosmisches Maßband wurde die beschleunigte Expansion des Universums entdeckt – eine Entdeckung, die 2011 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde. Die Untersuchung ihrer Explosionsvorgänge hilft uns zu verstehen, warum sie eine so vorhersagbare Helligkeit aufweisen.

Das hat noch einen weiteren Grund, diese Explosionen zu untersuchen. „Dieser konkrete Beweis einer Doppeldetonation trägt nicht nur zur Lösung eines langjährigen Rätsels bei, sondern bietet auch ein visuelles Spektakel“, sagt er und beschreibt die „wunderschön geschichtete Struktur“, die eine Supernova erzeugt. Für ihn ist es „unglaublich bereichernd, die inneren Vorgänge einer solch spektakulären kosmischen Explosion zu enthüllen.“

Mit Informationen der Europäischen Südsternwarte