Eine Supernova-Explosion (der Plural lautet Supernovae) ist ein sterbender Stern. Nach einem langsamen Zerfallsprozess, der sich über Millionen von Jahren erstreckt, fällt der Stern schließlich innerhalb kürzester Zeit in sich zusammen und vergeht dann in einer gewaltigen Explosion, die für einige Momente alles andere Licht der Galaxie millionenfach überstrahlt. Eine von der Erde aus sichtbare Supernova wäre am helllichten Tag mit bloßem Auge am Himmel zu sehen.
Wie entsteht eine Supernova?
Irgendwann im Laufe seiner Existenz hat ein Stern alle Brennstoffe in seinem Inneren aufgebraucht. Etwas genauer gesagt, wurde der ganze Wasserstoff des Sterns zu Helium fusioniert und ab diesem Zeitpunkt beginnt sich der Innendruck des Sterns dramatisch zu verändern. Dieser Prozess zieht sich dann aber immer noch über Jahrmillionen hin! In verschiedenen Stufen werden weitere Elemente im Innern des Sterns fusioniert. Jede einzelne dieser Phasen nimmt an Geschwindigkeit zu, wobei die Energie des Sterns immer weniger wird. Die letzte Phase der Silicium-Fusion dauert nur noch wenige Stunden bis Tage. Der Stern kollabiert am Ende schließlich unter dem Einfluss seiner eigenen Gravitation. Bevor der Stern endgültig vergeht schleudert er seine restliche Materie explosionsartig ins All, glüht kurz auf, strahlt eine millionenfach erhöhte Helligkeit aus und verschwindet dann. Zurück bleiben weitere Abbauprozesse, schwarze Löcher oder Pulsare, die weitere Millionen Jahre bestehen können.
Entstehungsarten und Klassifizierungen
Grob unterscheidet man zwei verschiedene Entstehungsarten von Supernovae, wobei die Astronomen noch weitere, feinere Klassifizierungen vornehmen und Typen unterscheiden.
Kollaps- oder hydrodynamische Supernovae werden von sehr massereichen Sternen gebildet. Massereich bedeutet ab einer Masse, die jene unserer Sonne um das acht- bis zehnfach überschreitet. Diese Sterne kollabieren am Ende ihres Daseins unter ihrer eigenen Schwerkraft. Anschließend rast eine Stoßwelle mit Überschallgeschwindigkeit ins All und schleudert die äußeren Schichten des Sterns nach draußen.
Als thermonukleare Supernova oder Supernova vom Typ Ia werden kleinere Sterne bezeichnet, die sich in ihrem Endstadium zu einem sogenannten Weißen Zwerg umbilden. Auch diese Sterne kollabieren am Ende durch Eigengravitation und werden durch Kohlenstoffverbrennung quasi zerrissen. Die Vorgänge im Inneren sind etwas anders und die Helligkeit, mit der sie zum Schluss aufleuchten, ist geringer.
Bisher beobachtete Supernovae in der Milchstraße
Man vermutet, dass Supernovae in unserer Galaxie, der Milchstraße, etwa alle 30 bis 100 Jahre vorkommen. Von der Erde aus beobachtet wurden bisher nur vier Supernovae und zwar in den Jahren 1006, 1054, 1572 und 1604. Die Supernova von 1572 wurde von dem bekannten dänischen Astronomen Tycho Brahe beschrieben und die von 1604 vom nicht weniger bekannten deutschen Astronomen Johannes Kepler. Von der Supernova aus dem Jahr 1054 gibt es ebenfalls Aufzeichnungen chinesischer Astronomen.
Eine mit moderner Technik beobachtete Supernova
Die unmittelbare Beobachtung einer Supernova mit mondernsten Techniken und Teleskopen gelang den Wissenschaftlern bisher nur außerhalb der Milchstraße. Seit 2013 wurde in der Galaxie NGC 7610 eine von uns etwa 170 Millionen Lichtjahre entfernte Supernova beobachtet. Seit sie von Forschern der Weltraumbeobachtungsstation auf dem Mount Palomar in den USA entdeckt wurde, richteten internationale Forscher-Teams ihre ganze Aufmerksamkeit auf das seltene Ereignis. 2017 schließlich war es möglich, die endgültige Explosion des Sterns zu beobachten. Etwa ein Jahr vor der finalen Phase begann der Stern zu taumeln und schleuderte im Zuge dieses Prozesses bereits stoßweise Materie ins All. Gleichzeitig drangen durch weitere Eruptionen Gase aus dem Innern und hüllten den Stern in eine Wolke ein. Die Stoßwellen bekräftigten die Modelle der Physiker bezüglich der Kern-Instabilität der Supernovae. Denn nach wie vor beruhen viele Erkenntnisse der Astrophysik auf Vermutungen und Schätzungen, wirklich beweisbar ist bisher nur weniges. Der Umstand, warum massereiche Sterne überhaupt Supernovae bilden ist der Wissenschaft im astrophysikalischen Zusammenhang immer noch ein Rätsel.
Der Krebsnebel
Zu den bekanntesten Überresten einer Supernova gehört der Krebsnebel. Der blieb von der 1054 beobachteten Supernova zurück, die chinesische Astronomen als ein kurzes und intensives Aufleuchten am hellen Taghimmel beschrieben, das kurz drauf wieder erlosch ist. Der Krebsnebel ist eine je nach Teleskop-Aufnahme unterschiedlich bunt leuchtende Gaswolke im Sternbild Stier und voller rätselhafter Fasern und interessanter Vorgänge in seinem Inneren. Der Krebsnebel ist seit 1000 Jahren in ständiger Bewegung. Berechnungen ergaben, dass er sich mit einer rasanten Geschwindigkeit von etwa 1000 km pro Sekunde weiter ausdehnt. Innerhalb des Nebels ereignen sich noch immer chemische und physikalische Vorgänge, die in direktem Zusammenhang mit dem Vergehen des Sterns als Supernova in Verbindung stehen.
Beteigeuze, „Roter Riese“ am Sternenhimmel
Der Stern Beteigeuze, manchmal auch Beteigeuze oder Betelgeuse geschrieben, ist der zweitgrößte Stern in unserer Galaxie und auf dem Weg als Supernova zu vergehen. Er ist etwa um das 600-fache größer und 100.000 Mal heller als unsere Sonne. Beteigeuze gehört zu den bekanntesten Sternen am Nachthimmel und befindet sich gut sichtbar im Sternbild des Orion. Wann der Stern nun die finale Phase erreicht haben wird und explodiert, wissen unsere Wissenschaftler nicht genau. In kosmischen Zeitdimensionen gesehen, wird es sehr schnell sein. Das kann für uns auf der Erde jedoch immer noch ein Zeitraum von bis zu 100.000 Jahren oder auch mehr sein. Klar ist, wenn Beteigeuze explodiert, wird das Ereignis auf der Erde gut sichtbar sein. Gefährdet ist die Erde jedoch nicht. Beteigeuze ist mit knapp 500 Lichtjahren Entfernung zwar relativ nah, doch immer noch weit genug weg, um irgendwelche Schäden bei uns anzurichten.
Wird unsere Sonne zur Supernova?
Wahrscheinlich nicht. Auch unsere Sonne wird irgendwann, wenn ihr ganzer Brennstoff aufgebraucht ist, vergehen, jedoch sehr wahrscheinlich nicht als Supernova, denn dafür hat sie zu wenig Masse. Alle bisher beobachteten Supernovae waren massereiche Riesen und verglichen mit den größten Sonnen in unserer Galaxie, ist die Sonne eher winzig.
Wenn unsere Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren all ihren Wasserstoff verbrannt hat, wird sie sich zwar auch zuerst zu einem roten Riesenstern aufblasen, dann aber vermutlich die äußeren Gasschichten abstoßen und schließlich zu einem Weißen Zwergstern zusammensacken. Die Erde wird dabei einfach geschluckt, wobei sie zu diesem Zeitpunkt schon nichts anderes als ein unbelebter Gesteinsplanet mehr sein wird. Durch die kontinuierliche Zunahme der Sonneneinstrahlung wird das Klima der Erde bereits in etwa 500 Millionen Jahren so extrem sein, dass kein biologisches Leben mehr auf ihr existieren kann.
Noch ein paar interessante Details zur Supernova
Der Begriff „Supernova“ geht eigentlich auf einen Irrtum der Astronomen zurück. Geprägt hatte ihn Tycho Brahe, der ebenso wie andere frühe Beobachter der Supernovae irrtümlicherweise und durch die extreme Helligkeit von der Geburt eines neuen Sternes ausging. So bezeichnete er das beobachtete Ereignis zunächst als „stella nova“, was „neuer Stern“ bedeutet. Später wandelte sich diese Bezeichnung dann zu Supernova.
Es ist gut möglich, dass Tycho Brahe auch gar nicht so falsch lag. Noch immer ist relativ wenig über unser Weltall wirklich erwiesen und sicher bekannt. Am Ende eines Sterns können schwarze Löcher zurück bleiben, von denen man auch annimmt, sie seien Wurmlöcher, die zu anderen Teilen oder Dimensionen des Weltalls führen. Es ist gut möglich, dass an der Stelle, wo ein Stern vergeht, an einer anderen Stelle ein Stern geboren wird.
Ziemlich klar dagegen ist, dass der Sterbeprozess eines Sternes zur Bildung neuer Materie in unserer Galaxie führt. Alle Materie, die Planeten, auch unsere Erde und schließlich wir selbst bestehen aus Elementen, die aus eben einem solchen Sterbeprozess und den Umwandlungsvorgängen einer Supernova stammen. In unserem Sonnensystem stammt alle Materie vermutlich von einem Vorgängerstern unserer Sonne, der diese in seinen letzten Tagen ins All geschleudert hat. Daher stammt auch der vielfach zitierte Ausspruch, dass wir alle Sternenstaub sind.
