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Astronomische Premiere Am kosmischen Sterbebett: Wissenschaftler beobachten Tod eines riesigen Sterns – in Echtzeit

Supernova-Überrest im optischen Licht in der Großen Magellanschen Wolke.
Die Überreste einer anderen Supernova im optischen Licht in der Großen Magellanschen Wolke
© United Archives / WHA / Picture Alliance
Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, die letzten Tage und den explosiven Tod eines riesigen Sterns zu beobachten. Es sei gewesen "als würde man eine tickende Zeitbombe beobachten", berichten die Wissenschaftler.

Sterne werden geboren, leben und sterben – darin sind sie uns gar nicht so unähnlich. Allerdings fällt "der letzte Atemzug" eines Stern deutlich spektakulärer aus. Zum ersten Mal ist es Wissenschaftlern gelungen, den explosiven Todeskampf eines dieser riesigen Gaskugeln zu beobachten – und das auch noch in Echtzeit.

Unter der Leitung von Forschern der US-amerikanischen Northwestern University und der University of California hat das Team die letzten 130 Tage im Leben eines weit entfernten Himmelskörpers verfolgt – bis zum bitteren und bildgewaltigen Ende. Ihre Beobachtungen haben die Astronomen am Donnerstag im renommierten "Astrophysical Journal" veröffentlicht.

Stellarer Tod: wenn dem Sternenmotor der Treibstoff ausgeht

Ein Stern, so auch unsere Sonne, ist im Grunde nichts anderes als ein gewaltiger Kernreaktor. Während seiner gesamten Lebenszeit fusionieren im Sterninneren Wasserstoffatomkerne, wobei Helium entsteht. Bei diesem Prozess wird eine riesige Menge Energie freigesetzt.

Der Sterbeprozess beginnt dann, wenn der Stern allen ihm zur Verfügung stehenden Wasserstoff verbraucht hat. Zu diesem Zeitpunkt erlischt das zentrale Kernfeuer des Himmelskörpers, wie das US-Magazin "Astronomy" erklärt. Da der Kern, der nur noch aus dem zurückgebliebenen Helium besteht, nicht mehr von der Fusionsenergie getragen wird, schrumpft er. Zugleich umgibt den Sternenkern aber eine dünne Hülle aus fusionierendem Wasserstoff. Das Resultat: Der Druck der Schwerkraft heizt den Kern immer weiter auf, die äußere Hülle des Sterns dehnt sich in gewaltigem Ausmaß aus. Wenn der eine Temperatur von circa 100 Millionen Grad Celsius erreicht hat, geht die Kernfusion unter dem unbändigen Druck jedoch weiter – nur entstehen dabei diesmal Kohlenstoff und Sauerstoff. Und das Ganze geht von vorne los – wobei sich der Stern immer weiter ausdehnt und die Leuchtkraft von teilweise tausenden Sonnen annimmt. Am Ende besteht der Kern aus Eisen, mehr geht erstmal nicht.

Doch irgendwann ist auch damit Schluss. Besonders schwere Sterne (mindestens die fünffache Masse unserer Sonne) erleben dabei ein besonders fulminantes Ende. Wenn hier der Druck der Schwerkraft nach innen letztlich die Oberhand gewinnt, fällt der Riese in sich zusammen. Dieser Kollaps geht derart schnell vonstatten, dass die äußeren Teile des Sterns in gewaltigen Schockwellen ins All geschleudert werden – eine Supernova.

"Als würde man eine tickende Zeitbombe beobachten"

Genau einen solchen sterbenden Stern haben die Wissenschaftler kurz vor seinem Abgang beobachtet. Das Objekt, um den es geht, ist 120 Millionen Lichtjahre von unserer Erde entfernt und befindet sich in der Galaxie NGC 5731. Zum Vergleich: Der von unserer Sonne aus gesehen nächste Stern (Proxima Centauri) ist "nur" 4,2 Lichtjahre weit weg.

Bei seinem Ableben war der nun beobachtete Stern zehnmal massereicher als unsere Sonne und gehörte damit zur stellaren Klasse der Roten Überriesen. Die Observation dieses stellaren Abgesangs widerspricht den Wissenschaftlern zufolge jedoch den bisherigen Vorstellungen darüber, was mit einem solch gewaltigen Himmelskörper kurz vor seinem Tod passiert. Bisher war man davon ausgegangen, dass sich solche Sterne vor ihrem Ende relativ "ruhig" verhalten – dass es keine heftigen Eruptionen oder extrem leuchtende Emissionen gebe.

In diesem Fall konnten die Astronomen aber mitansehen, wie der Stern bereits vorab heißes Gas ausstieß und sich selbst zerfetzte, bevor er am Ende in einer Supernova vom Typ II explodierte. "Dies ist ein Durchbruch in unserem Verständnis dessen, was massereiche Sterne kurz vor ihrem Tod tun", sagte der Hauptautor der Studie, Wynn Jacobson-Galán in einer Erklärung. Es sei das erste Mal überhaupt gewesen, dass der Tod eines Roten Überriesen aufgezeichnet wurde.

Nahaufnahmen der Sonne

Auf den sterbenden Stern aufmerksam geworden seien die Forscher dank des STARR-Teleskops der University of Hawai, das im Sommer 2020 die helle Strahlung eingefangen habe. 130 Tage später hätten die Astronomen dann an derselben Stelle das endgültige Ende in Form der Supernova miterleben können.

"Es ist, als würde man eine tickende Zeitbombe beobachten", sagte die Hauptautorin der Studie, Raffaella Margutti. Noch nie hätten Forscher eine so heftige Aktivität bei ein einem Stern dieser Größenordnung beobachtet.

So könnte das Ende des Sterns ausgesehen haben:

Was für ein Tod steht unserer Sonne bevor?

Grundsätzlich gilt: Je massereicher ein Stern, desto kürzer lebt er. Unsere Sonne zählt zur Kategorie der "Gelben Zwerge" – ein Begriff, der natürlich in astronomischen Maßstäben zu verstehen ist. Denn unsere Sonne hat bereits einen Durchmesser von rund 1,4 Millionen Kilometern und eine Lebenserwartung von rund 10 Milliarden Jahren.

Wenn es dann doch soweit ist, wird auch unser Stern sich unweigerlich aufblähen. Die aufgeplusterte Sonne wird dann wahrscheinlich Venus und Merkur verschlingen, wie Matt Caplan, Assistenzprofessor an der Illinois State University, in einem Beitrag für "Astronomy" voraussagt. Zwar würde die Erde nicht zwangsläufig direkt verschluckt werden, aber wohl zu einem leblosen, verbrannten Felsen verenden. Später verwandle sich die Sonne in einen planetengroßen Weißen, zum Schluss dann in einen Schwarzen Zwerg. Damit wäre das Licht in unserem Sonnensystem dann endgültig erloschen.

Aber keine Sorge: Bis zum Grand Final ist noch reichlich Zeit. Wissenschaftler gehen davon aus, dass unser Stern gerade einmal die Hälfte seines Lebens hinter sich hat.

Quellen: "The Astrophysical Journal"; "CNN"; "Science Daily"; "Astronomy"; Nasa


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