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Kosmologie: Wenn Sterne komplett verbrennen

Wenn supermassereiche Sonnen vergehen, enden sie als Schwarzes Loch. Doch dieser Zusammenhang gilt wohl nicht immer? Verschwinden manche Sterne "spurlos"?
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In der Frühzeit des Universums existierten Sterne, gegen die sich unsere Sonne als absolutes Leichtgewicht ausnimmt: Sie brachten es auf 55 000 bis 56 000 Mal mehr Masse als unser Zentralgestirn – und sie starben womöglich ebenso außergewöhnlich wie ihre Existenz war. Laut den Berechnungen und Modellierungen von Astrophysikern um Ke-Jung Chen von der University of California in Santa Cruz könnten diese seltenen supermassereichen Sterne als Supernovae explodiert und anschließend komplett verbrannt sein, ohne dass sie zu einem Schwarzen Loch kollabierten. Demnach existierten diese Sonnengiganten etwa 1,69 Millionen Jahre lang, bevor sie langsam wegen allgemeiner relativistischer Effekte instabil werden und zusammenbrechen. Während ihres Kollapses entstehen rasch schwerere Elemente wie Sauerstoff, Neon, Magnesium oder Silizium, indem zuerst Heliumkerne und später weitere Elemente miteinander unter den extremen Bedingungen fusionieren.

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Querschnitt durch sterbende supermassereiche Sonne | Wenn supermassereiche Sterne explodieren, setzen sie eine Kettenreaktion in Gang. Diese Modellaufnahme zeigt den Tag eins nach Beginn der Explosion, an dem der Radius des Giganten etwas größer wäre als der Erdorbit um die Sonne. Im Inneren verschmelzen Heliumkerne zu Sauerstoff, was zu hydrothermischen Instabilitäten führt, die sich in der Abbildung als Schlieren zeigen.

Dabei wird mehr Energie freigesetzt als Bindungsenergie im Stern vorhanden ist: Es zerreißt ihn regelrecht – der Stern wird zur Supernova. Auf Grund der vorhandenen hydrothermischen Instabilitäten – der so genannten Rayleigh-Taylor-Instabilität, vermischen sich die entstandenen schweren Elemente im explodierenden Stern, was eine entsprechende Signatur hinterlassen haben müsste, so Chen und Co. Diese Spuren sollten sich in Nahinfrarotexperimenten nachweisen lassen, etwa mit dem WISE-Teleskop der NASA oder Euclid der ESA. Explodierende Supernovae sorgen dafür, dass ihre gesamte Galaxies mit schwereren Elementen angereichert wird. In manchen Fällen könnten sie zudem die Entstehung junger Sterne in ihrem Umfeld befeuern, was sie von anderen jungen Galaxien unterscheiden würde. Diese Fragen wollen die Astrophysiker als nächstes angehen.

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