Supernova-Methusalem entdeckt

Uralt und extrem hell: Astronomen haben die bisher älteste bekannte Supernova entdeckt. Die Sternenexplosion liegt 10,5 Milliarden Lichtjahre entfernt und stammt damit aus einer Zeit, als das Universum gerade einmal ein Viertel seines heutigen Alters hatte. Spannend auch: Die Sternexplosion gehört zum extrem seltenen Typ der superleuchtstarken Supernovae und kann daher wertvolle Einblicke in diese besonders hellen Ereignisse liefern.

Am Ende ihres Lebenszyklus explodieren die meisten massereichen Sternen in einer Supernova, einer kosmischen Explosion, bei der ein Großteil der Sternenhülle abgesprengt wird. Neben starker Strahlung setzt dies auch große, Mengen schwerer Elemente frei – die Bausteine für neue Planeten. Auch Weiße Zwerge in Doppelsternsystemen können als Supernova enden.

100 Mal heller als normale Sternexplosionen

Doch vor etwa zehn Jahren haben Astronomen einen weiteren, ungewöhnlichen Typ von Supernovae entdeckt: die superleuchtkräftigen Supernovae (SLSN), auch Hypernovae genannt. „Sie sind rund hundertfach heller als klassische Kernkollaps-Supernovae, aber extrem selten“, erklärt Mathew Smith von der University of Southampton. „Das ist nicht unbedingt das kosmische Phänomen, über das man als Astronom jeden Tag stolpern würde.“

Umso spannender ist die Entdeckung, die die Astronomen jetzt mithilfe des Blanco-Teleskops vom Dark Energy Survey in den chilenischen Anden gemacht haben: In rund 10,5 Milliarden Lichtjahren Entfernung spürten sie einen hellen Lichtpunkt auf, der sich nach näherer Analyse als Hypernova erwies. Typisch für solche Explosionen ist eine starke, langanhaltende UV-Strahlung, die bei großen kosmischen Entfernungen in den optischen Bereich verschoben wird.

Älteste bekannte Supernova

„Dies ist damit die erste spektroskopisch bestätigte superleuchtkräftige Supernova mit einer Rotverschiebung von mehr als zwei“, konstatieren Smith und seine Kollegen. Dies sei damit die älteste und fernste bisher bekannte Supernova überhaupt. Als sich diese DES16C2nm getaufte Explosion ereignete, war das Universum erst gut drei Milliarden Jahre alt – und damit quasi noch jugendlich.

Supernova DES16C2nm vor und nach ihrem Aufleuchten © M. SMith/ Dark Energy Survey

Die Astronomen vermuten, dass es in dieser Frühzeit des Kosmos noch mehr solcher extrem hellen Sternexplosionen gab als heute. „Unsere bisherigen Daten sprechen dafür, dass superluminöse Supernovae bei höheren Rotverschiebungen als 1,5 um einen Faktor von rund 15 häufiger sind als bei geringeren Rotverschiebungen“, so Smith und seine Kollegen. Sie halten es daher für sehr wahrscheinlich, dass in Zukunft noch mehr und auch noch ältere dieser Hypernovae entdeckt werden.

Ursachen noch immer rätselhaft

„DES16C2nm ist schon für sich genommen eine sehr aufregende Entdeckung“, sagt Smith. „Aber das UV-Licht dieser Supernova liefert uns auch spannende Informationen darüber, wie viele Metalle dabei produziert wurden und welche Temperaturen bei der Explosion herrschten. Beides ist der Schlüssel dazu, mehr über die Ursachen und Triebkräfte dieser kosmischen Explosionen zu erfahren.“

Bisher können Astronomen nur mutmaßen, was diese extrem hellen Explosionen auslöst. Einer Theorie nach entstehen sie, wenn bei der Explosion eines massereichen Sterns ein schnell rotierender, stark magnetisierter Neutronenstern entsteht. Wenn dann ausgeschleudertes Sternenmaterial auf diesen Magnetar zurückfällt, löst dies gewaltige Explosionen aus, die große Mengen an UV-Strahlung freisetzen.

Ob diese Theorie jedoch stimmt, lässt sich bisher nicht belegen. Immerhin scheint die Lichtkurve der neuentdeckten superleuchtstarken Supernova sehr gut zu diesem Modell zu passen, wie die Forscher berichten: Ihre Messdaten sprechen für einen Magnetar, der eine anfängliche Rotationsperiode von1,33 Millisekunden und eine magnetische Feldstärke von 68 Billionen Gaus hat.

Die Suche geht weiter

„Der nächste Schritt ist es nun, noch weiter entfernte Beispiele für diese Ereignisse zu finden und zu erkunden, wie häufig und vielseitig sie sind“, sagt Koautor Mark Sullivan von University of Southampton. „Jetzt, wo wir wissen wie wir diese weit entfernten Objekte finden können, werden wir im Rahmen des Dark Energy Survey weiter aktiv nach ihnen suchen.“ (The Astrophysical Journal, 2018; doi: 10.3847/1538-4357/aaa126)

(University of Southampton, 21.02.2018 – NPO)