Hypernova erklärt Mysterium

Astronomen haben möglicherweise erstmals eine Hypernova nachgewiesen. Eine solche Sternenexplosion ist etwa zehnmal energiereicher als eine Supernova und soll sich kaum eine Milliarde Jahre nach dem Urknall ereignet haben. Die gewaltige Explosion aus bisher unbekannter Quelle könnte die Antwort auf ein 13 Milliarden altes Rätsel der Milchstraße sein und eine Erklärung für das Vorhandensein ungewöhnlich hoher Mengen einiger Elemente sein, die in einem anderen extrem alten Stern unserer Galaxie entdeckt wurden. Die Forscher um David Yong, Gary Da Costa und Chiaki Kobayashi von der Australian National University berichten darüber im Fachblatt "Nature".

Besagter Stern - bekannt als SMSS J200322.54-114203.3 - enthält größere Mengen an Metallelementen, einschließlich Zink, Uran, Europium und möglicherweise Gold, als andere Sterne desselben Alters. Allerdings reichen Neutronensternverschmelzungen, wie sie üblicherweise als Quelle zur Entstehung dieses Materials angenommen wird, den Forschern zufolge gar nicht aus, um ihre Anwesenheit zu erklären, so die Forscher.

Sie berechneten nun, dass nur ein gewaltsamer Kollaps eines sehr frühen Sterns - verstärkt durch eine schnelle Rotation und das Vorhandensein eines starken Magnetfelds - für die zusätzlich benötigten Neutronen verantwortlich sein kann.

Seit 1990er Jahren bekannt

"Der von uns untersuchte Stern hat ein Eisen-Wasserstoff-Verhältnis, das etwa 3.000 Mal niedriger ist als das der Sonne - was bedeutet, dass es sich um einen sehr seltenen Stern handelt, den wir als extrem metallarm bezeichnen", erklärt David Yong. "Aber die Tatsache, dass er viel größere Mengen an einigen schwereren Elementen enthält als erwartet, bedeutet, dass er noch seltener ist - also eine echte Nadel im Heuhaufen."

Die ersten Sterne im Universum bestanden fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium. Irgendwann kollabierten und explodierten sie und wurden zu Neutronensternen oder Schwarzen Löchern, wobei schwere Metalle entstanden, die in winzigen Mengen in die nächste Generation von Sternen - die ältesten noch existierenden - eingebaut wurden. Das Wissen über die Anzahl und Energien dieser Sterntode ist in den letzten Jahren gestiegen, sodass die Menge der schweren Elemente, die sie produzieren, heute gut berechnet werden kann. Doch für besagten Stern gehen die Summen einfach nicht auf, so die Forscher.

"Die zusätzlichen Mengen dieser Elemente mussten von irgendwoher kommen", skizziert Chiaki Kobayashi von der University of Hertfordshire in Großbritannien. "Wir haben jetzt zum ersten Mal einen Beobachtungshinweis gefunden, der direkt darauf hinweist, dass es eine Art von Hypernova gab, die alle stabilen Elemente des Periodensystems auf einmal produziert hat - eine Kern-Kollaps-Explosion eines schnell rotierenden, stark magnetisierenden massereichen Sterns. Das ist das Einzige, das die Ergebnisse erklärt."

Hypernovae sind schon seit den späten 1990er Jahren bekannt. Doch sei dieses das erste Mal, dass eine, die sowohl schnelle Rotation als auch starken Magnetismus kombiniert, entdeckt wurde.

Hoher Zinkanteil

Die Forscher berechneten, dass sich J200322.54-114203.3 vor 13 Milliarden Jahren aus einer chemischen Suppe gebildet hat, die die Überreste dieser Art von Hypernova enthielt. Dieses Phänomen war bisher noch nie gefunden worden. Der Stern liegt 7.500 Lichtjahre von der Sonne entfernt und umkreist den Halo der Milchstraße.

"Der hohe Zinkanteil ist ein eindeutiger Marker für eine Hypernova", betont auch Co-Autor und Nobelpreisträger Brian Schmidt. Den Astronomen zufolge sei dies eine extrem wichtige Entdeckung, die einen neuen Weg für die Bildung schwerer Elemente im jungen Universum aufzeigt.