Stellen Sie sich vor: 30 Lichtjahre entfernt explodiert ein Stern und leuchtet monatelang 10.000 Mal heller als der Vollmond. Tagsüber würde eine zweite Sonne am Himmel erscheinen – ein Hundertstel so hell wie unsere eigene. Zum Glück bleibt die Erde vor solch einem Spektakel sicher. Superleuchtende Supernovae, bis zu 100-mal heller als bekannte Sternexplosionen, sind extrem selten und treten in Galaxien auf, die sich stark von der Milchstraße unterscheiden.
1931 machten Fritz Zwicky und Walter Baade am California Institute of Technology in Pasadena eine bahnbrechende Entdeckung. Aufbauend auf Edwin Hubbles Beobachtungen mit dem 2,5-Meter-Hooker-Teleskop am Mount Wilson – damals das größte der Welt – erkannten sie, dass Spiralnebel ferne Galaxien sind. In diesen fanden sie Explosionen, die 100 Milliarden normale Sterne überstrahlen. Da sie viel weiter entfernt waren als Novae in unserer Galaxie, stuften Zwicky und Baade sie als neue Klasse ein: Supernovae – etwa 10 Millionen Mal leuchtender als Standardnovae.
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Was sind superleuchtende Supernovae?
Superleuchtende Supernovae markieren einen neuen Höhepunkt der Helligkeit. Sie sind etwa zehnmal leuchtender als Typ-Ia-Supernovae, die durch die Zerstörung eines Weißen Zwergs entstehen – eines erdgroßen Sternüberrests, der Materie von einem Begleiter absorbiert. Sie übertreffen Typ-II-Supernovae, die durch den Kernkollaps massereicher Sterne ausgelöst werden, um den Faktor 100.
Die erste wurde 2005 entdeckt und 2011 als eigene Klasse etabliert, maßgeblich durch Prof. Robert Quimby von der San Diego State University. "Wir dachten, wir hätten alle Klassen explodierender Sterne gekannt", sagt Dr. Matt Nicholl von der University of Birmingham. "Wie haben wir die hellsten übersehen?"
Superleuchtende Supernovae machen nur 1 von 10.000 aus und tauchen in Zwerggalaxien auf. Roboterteleskope mit großen Sichtfeldern machten sie sichtbar. Bisher kennt man etwa 100.
Was verursacht superleuchtende Supernovae?
Spektren zeigen schwere Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Neon, aber keinen Wasserstoff oder Helium. Massereiche Sterne (8-25 Sonnenmassen) fusionieren schrittweise bis zum Eisen, bilden eine zwiebelförmige Schichtung. Die Vorläufer haben ihren Wasserstoff-Helium-Mantel verloren – vielleicht durch starke Sternwinde oder einen massereichen Begleiter in einem Doppelsternsystem. "Das scheint am wahrscheinlichsten", erklärt Nicholl. Zwerggalaxien mit Metallarmut passen dazu.
Woher stammt ihre immense Kraft?
Gravitationsenergie treibt normale Supernovae an: Der Kernkollaps wandelt Potenzialenergie in Hitze um. Bei superleuchtenden Supernovae stoßen Spektren 5-20 Sonnenmassen Sauerstoff aus – mehr als bei Typ-Ic, aber nicht genug für 10-fache Helligkeit durch Radioaktivität (Nickel-56/Kobalt-56).
Keine langsamen Hüllen im Spektrum deuten auf Stoßwelleninteraktion hin. Bleibt der Magnetar: Ein schnell rotierender Neutronenstern (bis 1.000 Umdrehungen/Sekunde) mit starkem Magnetfeld (1014-1015 Gauss) zapft Rotationsenergie ab. "Ein Sweet Spot bei 1011-1012 Gauss hält die Supernova monatelang hell", sagt Nicholl. Gammastrahlen könnten es beweisen.
"Das Magnetar-Modell ist Favorit", meint Quimby. Doch Dr. Takashi Moriya (National Astronomical Observatory of Japan) favorisiert Kollisionen mit zirkumstellarer Materie: "Vielleicht kein einheitlicher Mechanismus."
Die Jagd nach superleuchtenden Supernovae
Das Vera-C.-Rubin-Observatorium (Start 2023) wird 1.000 pro Jahr finden. Das James-Webb-Weltraumteleskop (6,5-m-Spiegel) entdeckt sie in der Frühzeit des Universums, wo Zwerggalaxien und metallarme Monstersterne häufiger waren. Sie könnten schwere Elemente in uns geformt haben – vom Eisen im Blut bis zum Sauerstoff in der Luft.
Die ersten Supernovae notierten Chinesen vor 2.000 Jahren. 1931 kamen Supernovae dazu, 2005 die Super-Version. Gibt es noch Hellere? "Ich wette nicht dagegen", sagt Nicholl. Quimby: "Superleuchtende könnten lokal die Grenze sein – außer Pair-Instability-Supernovae (130-250 Sonnenmassen), die JWST finden könnte."
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 373 des BBC Science Focus Magazine – Hier erfahren Sie, wie Sie sich anmelden können
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