Sie gab Astronomen Rätsel auf: Die Explosion eines Weißen Zwergs im Jahr 2010 war 30 Mal heller als sie eigentlich sein dürfte. Auf der Suche nach einer Erklärung vermuten Forscher sogar einen ganz neuen, bisher unbekannten Supernovatyp. Doch jetzt hat ein internationales Astronomenteam das Rätsel gelöst: Eine Galaxie im Vordergrund diente als Linse und verstärkte das Licht der Supernova, wie sie im Fachmagazin „Science“ berichten.
Supernovae sind Explosionen von massereichen Sternen am Ende ihres Lebens. Ein spezieller Typ Supernova, der Typ 1a, entsteht dann, wenn ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem seinem Begleitstern so viel Material absaugt, dass er dabei eine kritische Masse überschreitet. Er wird instabil und explodiert. Weil dies immer etwa bei der gleichen Masse geschieht, ist die Leuchtkraft dieser Supernovae fast immer gleich.
Zu hell, zu rot und zu schnell
Doch im Jahr 2010 beobachteten Astronomen eine Supernova, deren Spektrum und Verlauf zwar eindeutig für den Typ Ia sprach. Sie war aber 30 Mal heller als diese „Standardkerzen“ es normalerweise sind. Das seltsame daran: „Die seltenen Supernovae, die heller als der Typ Ia leuchten, haben normalerweise eine höhere Temperatur und damit ein bläulicheres Licht“, erklärt Robert Quimby vom Kavli Institut der Universität Tokio. Weil sie größer sind, verlaufe sie zudem etwas langsamer. Doch all das war bei PS1-10afx nicht zu erkennen.
Einige Astronomen vermuteten, dass es sich um einen völlig neuen Typ von Sternenexplosion handeln könnte. Doch Quimby und sein Team vermuteten einen anderen Grund für die außergewöhnliche Helligkeit: eine Gravitationslinse. Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein massereiches Objekt, beispielsweise eine Galaxie, vor einer entfernten Lichtquelle vorüberzieht. Die große Schwerkraft der Galaxie krümmt dann den Raum, so dass das Licht des fernen Objekts verzerrt und verstärkt wird. Die Galaxie wirkt dadurch wie eine Linse.
Fahndung nach einer Linse
Im Falle der Supernova PS1-10afx fehlte aber der direkte Beweis für eine solche Linse. Quimby und seine Kollegen gaben aber nicht auf und machten sich systematisch auf die Suche. „Die existierenden Daten zeigten klar die Heimatgalaxie der Supernova, gaben aber keine Hinweis auf eine Vordergrundgalaxie“, so Quimby. „Genau die wollten wir aber finden.“ Mit Hilfe des Spektrographen am Keck-I-Teleskop auf Hawaii sammelten die Forscher im Herbst 2013 weitere Beobachtungsdaten der mittlerweile nur noch schwach nachglühenden Supernova.
Und tatsächlich wurden sie fündig: „Verborgen im Strahlen der relativ hellen Heimatgalaxie fanden wir eine zweite, im Vordergrund liegende Galaxie“, so die Forscher. Nähere Analysen ergaben, dass diese die richtige Masse und Ausrichtung hatte, um 2010 als kosmische Linse fungiert zu haben. Und nicht nur das: Ihr ungewöhnlich starker Verstärkungseffekt macht diese Gravitationslinse besonders. Sie ist die erste, die eine Typ IA-Supernova so stark verstärkt.
Hilfe bei der Vermessung des Alls
„Wir haben unzählige Beispiele für Gravitationslinsen, aber die meisten sind eher schwach“, so Quimby. Diese Linse aber war so stark, dass sie Mehrfachbilder der Supernova erzeugte, die von uns aus gesehen zu einem besonders hellen Lichtpunkt verschmolzen. Dieser Effekt sei nicht nur ein kurioses Phänomen, er könne sich auch für die Forschung gezielt nutzen lassen, so die Forscher. Denn wegen ihrer normalerweise standardisierten Helligkeit gelten Supernovae des Typs Ia als gute Messlatten für die Ausdehnung des Weltalls. Der Linseneffekt könnte diese Messung der kosmischen Expansion erweitern und verbessern. (Science, 2014; doi: 10.1126/science.1250903)
(AAAS / Univerität Tokio, 25.04.2014 – NPO/MVI)
