Supernova gibt Blick ins Innere eines sterbenden Sterns frei

Astronomen haben einen seltenen Blick in das Innere eines sterbenden Sterns geworfen. Bei einer sogenannten "extrem stripped supernova" – einer Supernova, deren äußere Hüllen vollständig abgetragen wurden – entdeckten sie Material aus der tiefsten Schicht des Sterns, der Silizium-Schicht. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature veröffentlicht.

Sterne sind riesige Fusionsreaktoren. In ihrem Inneren verschmelzen leichte Atome zu schwereren und setzen dabei Energie frei. Dieser Prozess läuft in mehreren Stufen ab: Zuerst wird Wasserstoff zu Helium fusioniert, dann entstehen Kohlenstoff, Neon, Sauerstoff und schließlich Silizium. Jede Stufe dauert kürzer als die vorherige – die Wasserstoff-Fusion kann Millionen Jahre andauern, die Silizium-Fusion nur wenige Monate. Dabei entsteht eine Zwiebelstruktur: Die äußeren Schichten bestehen aus den leichteren Elementen, die inneren aus den schwereren.

Wenn der Kern schließlich aus Eisen besteht, kann keine Energie mehr freigesetzt werden. Der Kern kollabiert unter seiner eigenen Schwerkraft, und es kommt zu einer gewaltigen Explosion – einer Supernova. Dabei werden die äußeren Gasschichten weggeschleudert und leuchten auf. Bisher konnten Astronomen nur die äußeren Schichten aus Wasserstoff, Helium oder Kohlenstoff beobachten. Die inneren Schichten aus Neon, Sauerstoff und Silizium entstehen erst kurz vor der Explosion und haben keine Zeit, sich weit vom Stern zu entfernen.

Doch die Supernova SN 2021yfj ist anders. Das ausgestoßene Material stammt aus der Silizium-Schicht – der letzten Schicht direkt über dem Eisenkern. Das bedeutet, dass der Stern vor der Explosion alle äußeren Schichten verloren haben muss. Wie das möglich ist, ist noch unklar. Die plausibelste Erklärung ist ein Begleitstern: Ein zweiter Stern in der Nähe könnte durch seine Schwerkraft die äußeren Schichten des explodierenden Sterns abgesaugt haben.

Die Entdeckung bestätigt die theoretischen Modelle der Kernfusion in massereichen Sternen. Das ist wichtig, denn Sterne sind die Fabriken, in denen die Elemente entstehen, aus denen Planeten und letztlich auch wir bestehen. Sauerstoff, Neon, Magnesium und Schwefel – alles Elemente, die für das Leben essenziell sind – werden in Supernovae erzeugt. Ohne diese Explosionen gäbe es keine festen Planeten und kein Leben.

Die Forscher hoffen, dass weitere Beobachtungen dieser seltenen Supernovae helfen, die Entstehung der Elemente im Universum besser zu verstehen. Jede Explosion ist ein Fenster in die Vergangenheit – und zeigt, wie aus Sternenstaub Welten werden.