Die Form und Größe eines Sterns beruhen auf einem fein abgestimmten Gleichgewicht zweier Kräfte: die Gravitationswirkung seiner Masse zieht ihn zusammen, während der von der Kernfusion in seinem Inneren erzeugte Strahlungsdruck nach außen wirkt. Über weite Teile des stellaren Lebenszyklus halten sich diese Kräfte die Waage, die Größe des Sterns verändert sich nur wenig. Das ändert sich jedoch, wenn der Wasserstoffvorrat des Sterns zur Neige geht. Dann überwiegt für einige Zeit der Strahlungsdruck und bläht den Stern zu einem Roten Riesen oder Überriesen auf. Wenn dann jedoch auch der letzte Fusionsbrennstoff verbraucht ist, lässt die nach außen wirkende Kraft nach. Als Folge beginnt der Sternenkern, unter seiner eigenen Schwerkraft zu kollabieren. Dabei stürzen die umgebenden Materialschichten zunächst nach innen, dann kommt es zu einem Rückprall, durch den Material wieder nach außen geschleudert wird – es kommt zur Supernova-Explosion, die den Stern zerstört.
Ungeklärte Anfangsstadien
Sichtbar wird eine Supernova dann, wenn die Schockwelle der Explosion die Sternenoberfläche durchbricht. Dies setzt enorme Energien in Form von Strahlung und schnellen Teilchen frei. Die Sternexplosion ist nun auch aus weiter Entfernung sichtbar. „Die Geometrie einer Supernova-Explosion liefert grundlegende Informationen über die Sternentwicklung und die physikalischen Prozesse, die zu diesem kosmischen Feuerwerk führen“, erklärt Erstautor Yi Yang von der Tsinghua Universität in China. Denn wie genau die Schockwelle entsteht und durch den Stern rast, ist noch immer nicht vollständig geklärt. Das liegt auch daran, dass die dafür nötigen Informationen – beispielsweise die Ausrichtung und Symmetrie der Explosion – nur in der Frühphase der Supernova erkennbar sind. Später erschweren Wechselwirkungen der Schockwelle mit dem Material um den sterbenden Stern die Beobachtung.
Die Chance, diese entscheidende Frühphase zu beobachten, bot sich Yang und seinem Team am 10. April 2024: Ein Teleskop entdeckte einen neu aufstrahlenden Lichtpunkt in der rund 22 Millionen Lichtjahre entfernten Spiralgalaxie NGC 3621 – nach astronomischen Maßstäben relativ nah. Über ein automatisches Alarmsystem erhielt Yang die Mitteilung, als er gerade in San Francisco gelandet war. Daraufhin beantragte der Astronom sofort Beobachtungszeit am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile, um die SN 2024ggi getaufte Supernova zu beobachten. Urheber der Sternexplosion war ein Roter Überriese mit 12 bis 15 Sonnenmassen und einem Radius, der 500-mal größer war als der der Sonne. Damit ist SN 2024ggi ein klassisches Beispiel für die Explosion eines massereichen Sterns.
