Helle Sternexplosion war optische Täuschung

Supernovae des Typs Ia spielen eine wichtige Rolle in der Kosmologie. Sie dienen als „Standardkerzen“ bei der Vermessung des Kosmos, als einheitliche Lichtquellen also, mit denen sich große Entfernungen messen lassen. Denn aus dem Verlauf ihrer Helligkeitsentwicklung können die Forscher ihre wahre Helligkeit und damit auch ihre Entfernung bestimmen. Am 31. August 2010 entdeckte das automatische Teleskop Pan-STARRS1 auf Hawaii jedoch eine Ia-Supernova, die erheblich heller war, als für Sternexplosionen dieses Typs üblich. Das Entdeckerteam um Ryan Chornock von der University of California in Berkeley zog daraus den Schluss, dass es sich bei PS1-10afx mit einer Rotverschiebung von 1,39 um eine neue, bislang unbekannte Art von Supernova handeln müsse.

Robert Quimby von der Universität Tokio und seine Kollegen hatten eine andere Idee: Es könne sich um eine ganz normale Supernova des Typs Ia handeln, die lediglich durch eine Gravitationslinse – also eine im Vordergrund liegende Galaxie – etwa um das Dreißigfache verstärkt sei. Denn, so argumentierten die Forscher, bezüglich ihres Spektrums und ihrer Lichtkurve verhalte sich PS1-10afx wie eine gewöhnliche Ia-Sternexplosion, lediglich die Helligkeit passe nicht zur Rotverschiebung. Das Problem bei dieser Erklärung: Von einer Gravitationslinse im Vordergrund der der Supernova war nichts zu sehen. Die Helligkeit der Sternexplosion könnte sie aber, so Quimby und seine Kollegen, überstrahlt haben.

Doch inzwischen hat die Helligkeit von PS1-10afx erheblich abgenommen. Quimby und sein Team unternahmen mit dem Keck I-Teleskop einen neuen Versuch, die Gravitationslinse aufzuspüren. Und diesmal wurden sie fündig. Im Licht der Galaxie, zu der der explodierte Stern gehört hatte, fanden die Astronomen ein weiteres System von Absorptionslinien mit einer Rotverschiebung von 1,12. Damit liegen zwischen Supernova und Gravitationslinse rund eine Milliarde Lichtjahre Abstand. Die Entfernung und die Masse des Sternsystems seien völlig konsistent mit der erforderlichen Verstärkung der Strahlung, so die Forscher.

Durch Gravitationslinsen verstärkte Supernovae könnten sich künftig sogar als besonders nützlich erweisen. Denn die Lichtablenkung der Strahlung durch die Schwerkraft führt nicht nur zur Verstärkung, sondern auch zu einer Mehrfachabbildung. Bei PS1-10afx lagen die erwarteten vier Bilder zwar mit maximalen Abständen von 0,12 Bogensekunden so eng zusammen, dass sie nicht voneinander zu trennen waren. Doch mit künftigen Teleskopen wäre eine Auflösung der Mehrfachbilder bei ähnlichen Supernovae möglich. Da sich die Lichtwege der Bilder voneinander unterscheiden, trifft die Strahlung der Supernova in jedem Bild zu einer anderen Zeit auf der Erde ein. Und aus dieser Zeitdifferenz – die bei PS1-10afx bis zu 1,3 Tagen betrug – können die Astronomen die Expansionsrate des Weltalls bestimmen. Mit vielen solchen Objekten könne man daher die Expansionsgeschichte des Kosmos rekonstruieren, so Quimby.

Rainer Kayser

PH