Supernova: Wenn Sterne sterben

Praktisch alle schweren Elemente auf der Erde stammen von Supernova-Resten. Quelle: ©Jurik Peter, Shutterstock

Sterne brennen ewig! Oder doch nicht? Nein! Auch wenn Sterne im Vergleich zu Menschen uralt werden, irgendwann sterben auch sie. Und wenn sich ein Stern besonders spektakulär verabschiedet, nennt man das Supernova. Das Wort kommt aus dem Lateinischen und meint damit allgemein einen extremen Helligkeitsausbruch massereicher Sterne am Ende ihrer Existenz.

In unserer Sonne und den meisten anderen Sternen läuft zur Energiegewinnung der gleiche Prozess ab. Es verbinden sich vier Wasserstoffatome zu einem Heliumatom. Das Helium ist geringfügig leichter als vier Wasserstoffatome. Dieser Unterschied in der Masse wird in Energie umgesetzt. Da dies millionenfach pro Sekunde passiert, reicht dieser kleine Unterschied schon aus, um die Energie der Sonne zu erzeugen.

Das Sterben beginnt, wenn der Wasserstoff aufgebraucht ist. Es gibt zwei Arten, wie Sterne durch eine Supernova sterben können. Entscheidend ist, wie schwer die Sterne sind.

Das Sterben schwerer Sterne...

Sind die Sterne mehr als acht Mal so schwer wie die Sonne, fusioniert das entstandene Helium zum nächst schwereren Element, wobei wieder neue Energie entsteht. Dies setzt sich soweit fort, bis sich Eisen gebildet hat. Ab dann bringt eine weitere Verbindung keine Energie mehr.

Hat sich so viel Eisen im Stern gebildet, dass dieser ein bestimmtes Gewicht überschreitet, fällt er innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde in sich zusammen. Durch den dabei entstehenden Druck werden die äußeren Schichten mit Geschwindigkeiten von einigen zehntausend Kilometern pro Sekunde weggeschleudert. Der sterbende Stern leuchtet als Supernova Milliarden Mal heller als unsere Sonne. Die Leuchtkraft nimmt erst innerhalb von Monaten langsam ab.

Übrig bleibt dabei entweder ein schwarzes Loch oder ein Neutronenstern. Dieser ist ein kleiner Stern - Durchmesser rund 20 Kilometer - mit so hoher Dichte, dass ein Stück von der Größe eines Stecknadelkopfes eine Million Tonnen wiegt. Wenn sich der Neutronenstern ganz schnell dreht und dabei Strahlung abgibt, nennt man ihn Pulsar. Er blinkt dann wie ein Leuchtturm im Weltall.

...und leichtere Sterne

Wenn ein Stern weniger wiegt als acht Sonnen, braucht er einen weiteren Stern als "Sterbehelfer", um zur Supernova zu werden. Dabei bedient sich der kleinere Stern (Weißer Zwerg) vom Größeren (Roter Riese) mit verschiedener Materie. Hier kann es schon zu mehreren kleineren Explosionen kommen, wobei es zu der Fusion von Wasserstoff zu Helium kommt. Jedoch fusionieren die Elemente nicht bis zum Eisen, sondern nur bis Kohlenstoff.

Wenn dadurch der kleine Stern so schwer geworden ist, dass er in sich zusammen fällt, vereinigen sich die Kohlenstoffatome miteinander und der Stern zerreißt. Dabei bleibt nichts übrig, der Stern ist verschwunden.

Übrigens: Ohne solche Supernovae gäbe es uns gar nicht. Praktisch alle schweren chemischen Elemente auf der Erde und in uns stammen aus Supernova-Überresten. Somit sind wir alle "Kinder der Sterne".