Supernova vom Typ Ia
Die thermonukleare Explosion eines Sterns, eine Supernova, tritt sehr viel seltener als die Nova veränderlicher Sterne auf, kann dann aber so dramatisch sein, dass sie für einige Tage mehr Licht als zuvor die gesamte sie beherbergende Galaxie ausstrahlt. Etwa nach einem Jahr ist schließlich der Stern erloschen. Von vielen Observatorien und mit dem Weltraum-Röntgenteleskop Chandra wurde die bisher energiereichste Explosion SN2006gy registriert. Sie leuchtete viele Monate heller als ihre Heimat-Galaxie NGC1260 (240 Millionen Lichtjahre entfernt im nördlichen Sternbild Perseus) und markiert vermutlich die Obergrenze möglicher Sternexplosionen. Aus der Analyse des Spektrums kann man Supernovae unterscheiden: meist handelt es sich um Einzelsterne mit mindestens 8 Sonnenmassen, in deren Zentrum Kohlenstoff fusioniert wird und deren Spektrallinien Wasserstofflinien enthalten (Typ II) oder solche, die keinen Wasserstoff mehr besitzen und die sehr hell aufleuchten können (Typ I). Eine Unterklasse dieses Typs Ia hat einen speziellen Ablauf und ist interessant, weil er näherungsweise immer mit gleicher Lichtemission explodiert.
Die Modellvorstellung einer Supernova vom Typ Ia beschreibt den Vorgang in einem Doppelsternsystem so: Ein massereicher sterbender Stern hat seine äußeren Schichten als planetarischen Nebel abgestoßen und sein restlicher kompakter Kern bildet einen Weißen Zwerg. Dieser Rest mit schon sehr hoher Dichte und etwa der Größe der Erde besteht vorwiegend aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Letztlich versiegt die Fusionsreaktion und der Zwergstern kühlt sich immer mehr ab und erlischt. Spannend ist es, wenn seine Masse noch fast 40% über der unserer Sonne liegt (Chandrasekhar-Masse). Falls es ihm dann gelingt, Material aus seiner Umgebung zu sammeln - etwa von einem ihn begleitenden Roten Riesen - wird er instabil, sein Kern beginnt zu einem Neutronenstern einzustürzen. Durch den plötzlichen Temperatur- und Druckanstieg wird jedoch plötzlich die thermonukleare Fusion von Kohlenstoff und Sauerstoff gezündet, die den Stern in einer Supernova-Explosion vom vom Typ Ia zerreißt. Die Grenzmasse erklärt die Konstanz der Lichterscheinung bei der Explosion.
Aus der Helligkeit seiner Explosion kann man mit einigen Korrekturen seine Entfernung berechnen. Und eine möglichst genaue Entfernungsmessung ist eines der wichtigsten Probleme der Astronomie. Mit großen Teleskopen gelangen so Entfernungsmessungen von mehr als 8 Milliarden Lichtjahren. Kombiniert mit Messungen von Spektrallinien, die die Fluchtgeschwindigkeit aus der Rotverschiebung nach dem Doppler-Effekt ergeben, liefern solche Messungen entscheidende Hinweise auf die Zukunft des Universums: Weit entfernte Galaxien entfernen sich langsamer als erwartet. Nicht so weit entfernte Galaxien entfernen sich umgekehrt schneller als nach dem Hubble-Gesetz erwartet. Da ihr Licht aus jüngerer Zeit stammt, deutet das auf eine zunehmende Expansionsgeschwindigkeit des Universums hin und nicht auf eine Abbremsung - wie man durch die Wirkung der Gravitation erwartet hatte.