Anfang des Jahres 1987 explodierte in der Großen Magellanschen Wolke, einer kleinen Begleitergalaxie unseres Milchstraßensystems, ein massereicher Stern in einer Supernova. Trotz seiner Entfernung zu uns von rund 170 000 Lichtjahren konnte die Supernova am Südhimmel über viele Tage hinweg sogar mit dem bloßen Auge beobachtet werden. Die Supernova 1987A war seitdem wegen ihrer relativen Nähe ein wichtiges Untersuchungsobjekt für die Astrophysiker, die dabei eine Menge über die Vorgänge bei solchen Explosionen erfuhren.

Der Beginn einer Supernova-Explosion (Computersimulation)
© Ott / Caltech (simulation), Drasco / Calpoly San Luis Obsipo (visualization)
(Ausschnitt)
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Aus Computersimulationen der Abläufe im Kern eines als Supernova explodierenden Sterns ergibt sich, dass die Explosionen asymmetrisch verlaufen. Hier ist der Kern bei Beginn der Explosion zu sehen. Im Zentrum befindet sich der entstehende Neutronenstern (bläuliche Farben), der große Mengen an Neutrinos ausstößt. Sie werden vom umgebenden Gas innerhalb der Stoßfront absorbiert, wobei sich dieses stark aufheizt. Schließlich zündet eine asymmetrische nukleare Reaktion des Gases (rote Bereiche).

Eine Arbeitsgruppe um Steven E. Boggs von der University of California in Berkeley beobachtete nun den Überrest der Explosion im Röntgenlicht mit dem Satelliten NuSTAR, dem Nuclear Spectroscopic Telescope Array. Dabei stellten die Forscher fest, dass zwei Emissionslinien des radioaktiven Isotops Titan-44 eine deutliche Rotverschiebung aufweisen. Die Röntgenstrahlung stammt vom Zerfall des Titan-44 in den durch die Explosion ins All geworfenen Überresten des Sterns. Aus der bei dieser Strahlung gemessenen Rotverschiebung ergibt sich, dass sich diese Gaswolken mit rund 700 Kilometer pro Sekunde von uns entfernen. Dagegen wurden keine Strahlungskomponenten mit blauverschobenen Emissionslinien beobachtet, also Teile der Wolke, die sich auf uns zu bewegen. Dies wäre dann der Fall, wenn die Explosion von SN 1987A symmetrisch erfolgt wäre. Schon früher hatten Computersimulationen der Vorgänge in der Kernzone des Sterns bei der Zündung der Explosion darauf hingewiesen, dass sie nur dann erfolgt, wenn es zu Inhomogenitäten beim Kollaps der Kernzone kommt. Nur dann kann eine thermonukleare Reaktion zünden.

Bei SN 1987A handelte es sich um eine Supernova des Typs II. Bei diesem Typ hat ein massereicher Stern den größten Teils seines Brennstoffs verbraucht, und in seinem Kern bildete sich ein Ball aus Eisen, in dem keine nuklearen Fusionsreaktionen mehr ablaufen. Schließlich kann der Eisenkern den enormen Drücken und Temperaturen im Sterninneren nicht mehr standhalten und er kollabiert innerhalb von Sekunden zu einem noch weitaus kompakteren Objekt. Dabei kann es sich je nach Masse des Sterns um einen Neutronenstern oder gar um ein Schwarzes Loch handeln. Beim Kollaps der Kernzone werden enorme Stoßwellen freigesetzt, welche die umgebenden Massen im Sterninneren stark erhitzen und komprimieren, so dass in diesem Bereich heftige Kernreaktionen zünden. Sie setzen derart enorme Energiemengen frei, dass der Stern innerhalb von Stunden völlig auseinandergerissen wird. Derartige Explosionen leuchten für wenige Tage oder Wochen heller als alle Sterne einer Galaxis zusammen.