Die Botschaft erreicht uns viele Millionen Jahre, nachdem sie ausgesandt wurde. Längst schon existiert jener Stern nicht mehr, den wir gerade in intensivem Licht leuchten sehen. Seine Außenschichten sind als Nebelfetzen im All zerstäubt, sein Kern zu einem superdichten Objekt kollabiert. Was sich hier einst abspielte, hat das Universum jedoch in einem ganz eigenen Gedächtnisspeicher festgehalten, der die Gestalt einer lichtschnell expandieren Sphäre besitzt. Über kosmische Distanzen hinweg hat sie diese Geschichte schon unzählige Male erzählt, auf anderen Welten mag die Kunde vom Sterben jener riesigen Sonne viel früher empfangen und vielleicht auch verstanden worden sein. Nun haben wir sie erhalten.

Sie traf Ende Mai auf der Erde ein und wurde erstmals am 31. Mai bzw. 1. Juni von den Beobachtern Amédée Riou, Thomas Griga, Tom Reiland und Stephane Lamotte Bailey unabhängig voneinander entdeckt. Riou war der Erste, dem die Supernova auffiel. Sehr bald sollten weitere Beobachtungen und damit auch Bestätigungen dieser Entdeckung folgen, unter anderem vom automatisierten System der Palomar Transient Factory mit dem 1,2-Meter-Oschin-Teleskop. Sofort war klar, worum es sich bei dem Phänomen handelte: In einem äußeren Spiralarm der Galaxie M 51 explodierte ein massereicher Stern. Unter Einzelsternen können nur große Exemplare mit mehreren Sonnenmassen als Supernova enden. Die genaue Entfernung von M 51 ist nicht bekannt, doch 25 bis 30 Millionen Lichtjahre dürften realistisch sein. Diese Galaxie mit ihrem kleineren Begleitsystem zählt zu den am häufigsten beobachteten extragalaktischen Objekten, sie war auch der erste »Nebel«, an dem spiralförmige Strukturen erkannt wurden, wenn man sie zunächst auch völlig fehl deutete. Mittlerweile steht fest, dass die vermeintlichen »Spiralnebel« eigenständige, ferne Milchstraßensysteme sind, die genau wie unsere eigene Galaxis aus Milliarden von Sternen bestehen und mit Wasserstoffgas und kosmischem Staub angereichert sind. Hier werden Sonnen an vielen Orten neu geboren, an anderen vergehen sie mehr oder minder auffällig, wobei Supernovae den spektakulärsten Abgang darstellen. Niemand hätte allerdings erwartet, dass in M 51 schon wieder ein Stern hochgeht. Zwar werden ständig irgendwo solche Detonationen im All beobachtet, doch pro Galaxie sind sie nach menschlichen Maßstäben seltene Ereignisse.

In Galaxien vom Typ unseres Milchstraßensystems wird rund alle 30 Jahre einmal damit gerechnet. Also wäre eine solche stellare Tragödie bei uns eigentlich längst überfällig, wobei wir von der »Heimatbasis Erde« natürlich auch nicht die komplette Galaxis überblicken und damit auch nicht jede Supernova beobachten können.

Zuletzt passierte es im Jahr 1604. Damals leuchtete ein Stern in der Konstellation Schlangenträger auf. Man glaubte in jenen Zeiten, es handele sich um einen völlig neuen Stern, da der Vorläufer viel zu schwach war, als dass er gesehen hätte werden können. Folglich sprach man von einer »stella nova«. Der berühmte Johannes Kepler war Augenzeuge dieses Phänomens, wenn auch nicht sein Entdecker. Ungeachtet dessen ging jenes Ereignis als »Keplersche Nova« oder »Keplers Stern« in die astronomischen Geschichtsbücher ein.

Beinahe unglaublich, aber dennoch wahr: Lediglich 32 Jahre zuvor hatte es schon einmal ähnlich vehement gekracht. Man schrieb 1572, das Jahr der grausamen Bartholomäusnacht, als der dänische Astronom Tycho Brahe auf eine deutliche Veränderung am nächtlichen Sternenhimmel aufmerksam wurde. Zwei Jahre lang hatte er sich kaum mehr mit astronomischen Beobachtungen befasst und sich vielmehr chemischen Experimenten verschrieben. Als er aber am 11. November 1572 zu nächtlicher Stunde sein Laboratorium verließ und zum Abendessen ins Haus gehen wollte, blickte er noch kurz zum Himmel. Dabei fiel ihm im Sternbild Cassiopeia – dem markanten Himmels-»W« – ein so hell wie die Venus leuchtender Stern auf, den er an dieser Stelle zuvor nie gesehen hatte. Er rief Zeugen hinzu, ließ sich seine außergewöhnliche Sichtung mehrfach bestätigen.

Tycho prägte damals jenen Begriff der »Nova«, doch auch er war nicht der Entdecker des später nach ihm benannten Objekts. Wer den Stern von 1572 zuerst sah, ist ungeklärt. Tycho Brahe aber vermaß die Position der Nova über längere Zeit hinweg so genau wie kein anderer. Mit seinem neuen, aus gut getrocknetem Walnussholz gefertigten und hochpräzisen Riesensextanten untersuchte er die Winkeldistanz zu den neun hellsten Sternen der Cassiopeia und konnte über Monate hinweg keine Abweichung feststellen, keine Parallaxe. Im Endergebnis wurde ihm klar, dass der Stern weiter entfernt als alle Planeten sein musste und wohl zur »achten Sphäre« zählte, jener Region, die bis dahin als Sinnbild der Unwandelbarkeit galt. Eine bedeutende Entdeckung!

Seit jenen Tagen Tychos und Keplers zeigte sich keine weitere Supernova mehr in unserer Galaxis, Funkstille für nunmehr schon über 400 Jahre! Nur in der Großen Magellanschen Wolke, der größten Begleitgalaxie unseres Systems, kam es 1987 zu einer Sternexplosion. Doch direkt hier bei uns – nichts. Trotzdem konnten die grundsätzlichen Vorgänge geklärt werden, die zu solchen spektakulären Sterntoden führen.

Der Astrophysiker Rudolf Minkowski fand als Erster heraus, dass es zwei Typen von Supernovae gibt. Sie unterscheiden sich in Lichtkurve, Spektrum, Maximalhelligkeit und Entstehungsprozess. Beim Typ I scheint sich die stellare Katastrophe in einem Doppelsternsystem abzuspielen, bei dem Wasserstoff von einer Komponente auf einen begleitenden Weißen Zwerg überströmt und seine Masse über einen kritischen Wert anwachsen lässt, sodass die Temperaturen schnell und extrem steigen und es zur Explosion kommt. Typ-II-Supernovae gehen offenbar auf Einzelsterne ab acht Sonnenmassen zurück, die bereits alle nuklearen Brennphasen hinter sich gebracht haben. Im Inneren ist mittlerweile ein Nickel-Eisen-Kern entstanden, weitere Fusion liefert keine Energie mehr. Die inaktive Kernzone wächst bis auf 1,44 Sonnenmassen an und hat damit eine kritische Massengrenze erreicht. Nachdem die Fusion zum Erliegen gekommen ist, kann der noch bestehende Elektronendruck den Gasball nicht mehr stabil halten. Der Stern gerät vollends aus dem hydrostatischen Gleichgewicht. So kommt es zum radikalen Kernkollaps, die sterbende Sonne bricht unvorstellbar schnell zusammen, Materie aus der äußeren Kernregion stürzt mit mehr als 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zum Zentrum hin. Infolge dessen werden kurzzeitig enorme Energiemengen frei, der Stern heizt sich im Inneren auf unsagbare 100 Millionen Grad auf. Im stellaren Kern verbinden sich Elektronen im Zuge eines inversen Beta-Zerfalls mit Protonen und bilden ein degeneriertes Neutronengas – ein Neutronenstern entsteht. Jetzt hat sich im Sterninneren eine ausreichend stabile Front gebildet. Sie hält den Sturz auf. Beim Aufprall auf das Neutronengas wird die mit brachialer Gewalt einströmende Materie schlagartig reflektiert. Im Ergebnis läuft eine gigantische Stoßwelle nach außen durch den alten Stern, wobei seine äußeren Schalen abgestoßen werden. Die Supernova ist in vollem Gange. Die Bedingungen sind jetzt so extrem, dass über ein sehr enges Zeitfenster sogar Elemente entstehen, die schwerer sind als Eisen. Was wir heute von solchen Elementen auf unserer Erde haben, stammt aus detonierten Sonnen früherer stellarer Generationen, genau wie auch das Eisen in unseren roten Blutkörperchen.

Supernovae blitzen in gleißendem Licht auf. In dieser Phase kann ein Stern unsere Sonne um den Faktor zehn Milliarden überstrahlen, leuchtet damit beinahe so hell wie ein ausgewachsenes Milchstraßensystem. Der Stern in der Galaxie M 51 strahlt nun seit rund vier Wochen mit beinahe unverminderter Helligkeit. Ausgangsobjekt dürfte ein gelber Riesenstern mit 18 bis 24 Sonnenmassen gewesen sein. Er war in der Distanz von M 51 nur als extrem schwacher Lichtpunkt festzuhalten und konnte auf Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops mit hoher Wahrscheinlichkeit nachgewiesen werden.

Rund eine Woche vor der gewaltigen stellaren Explosion habe ich eine Routineaufnahme der Galaxie M 51 gemacht. Dieses interessante Objekt befindet sich im Sternbild der Jagdhunde »unterhalb« des letzten Deichselsterns am Großen Wagen – eine zirkumpolare Himmelsregion, die derzeit nach Einbruch der Dunkelheit tief im Norden steht. Auf der ziemlich kurz belichteten CCD-Aufnahme ist natürlich noch keine Spur einer ungewöhnlichen Veränderung zu beobachten. Die eigentliche Detonation muss den Stern wie gesagt innerhalb der Größenordnung eines einzigen Tages zum Aufleuchten gebracht haben und somit erst einige Tage später erfolgt sein. Die kurz belichtete Überblicksaufnahme war als Supernova-Kontrollbild gedacht, erfolgte allerdings um rund eine Woche zu früh. Kaum jemand hätte jedoch erwartet, dass ausgerechnet in M 51 bald tatsächlich schon wieder ein Stern detoniert! Die letzte Supernova dort fand erst vor wenigen Jahren statt, im Jahr 2005, und dies ebenfalls wiederum nur elf Jahre nach einer anderen Supernova in M 51. Beinahe also schon ein stellares Feuerwerk!

Der Ausschnitt aus dem mit tiefgekühltem Detektor bei erhöhter Rot- und Infrarotempfindlichkeit aufgenommenen Bild zeigt die Region um die jetzige Supernova. An ihrer Position ist ein Lichtpunkt zu erkennen, doch allein schon angesichts der Belichtungszeit kann es sich keinesfalls um den Vorläuferstern oder Progenitor handeln. Allenfalls hätte er bereits eine Woche zuvor einen merklichen Helligkeitsanstieg zeigen müssen. Das ist unwahrscheinlich und nicht nachgewiesen. Aufnahmen, die am 30. Mai mit einem Zehn-Zoll-Reflektor der Universität Ljubljana in Slowenien gemacht wurden, zeigen an der fraglichen Stelle kein Objekt heller als 19,5 Größenklassen (»mag«), was bereits rund 160.000 Mal schwächer ist als gerade noch mit bloßem Auge erkennbare Sterne. Je kleiner der Wert auf der logarithmischen Helligkeitsskala, desto heller der Stern. So lag die Entdeckungshelligkeit bei 14,2 mag. Der Spitzenwert wurde am 24. Juni mit 12,1 mag erreicht. Im aktuellen Vergleich mit der Hubble-Aufnahme, auf der ebenfalls die Region der Supernova festgehalten ist und die ganz offenbar auch den echten Progenitor (24 mag) zeigt, sind einige Sternpositionen markiert, wobei die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit für Helligkeitsdifferenzen sorgt. Logischerweise sind in der Rotaufnahme vor allem bläuliche Sterne weitaus schwächer abgebildet. Durch die kurze Belichtungszeit und die sicht- und instrumentenbedingte Auflösung dürfte auch eine sinnvolle Astrometrie schwierig werden. Interessant ist die Aufnahme vom 23. Mai aber dahingehend, dass sie relativ kurz vor dem Ereignis entstanden ist – wenn auch nicht in der wissenschaftlich wirklich relevanten Phase – und aufschlussreich im Vergleich mit Aufnahmen nach Aufleuchten des Sterns, wobei wieder das gleiche Instrumentarium zum Einsatz kam.

Am 19. Juni nahm ich die Galaxie ein weiteres Mal auf – natürlich bereits im Wissen, dass dort eine Supernova erschienen ist. Die Wetterbedingungen ließen leider nur sehr kurze Belichtungen zu, für die Farbkanäle standen jeweils nur 120 Sekunden zur Verfügung. Aufnahmen, die unter angemessenen Bedingungen hierfür durchaus 120 Minuten ansetzen, liefern natürlich weit mehr Details. Hochnebel und durchziehende Wolkenfelder störten die vorliegende Aufnahme massiv. Doch das Wesentliche ist zu sehen, die helle Supernova SN 2011dh, so ihre standardmäßige Benennung. Eine weitere Vergleichsaufnahme vom 1. Juli zeigt, dass SN 2011dh beinahe unverändert hell geblieben ist. Hier waren die Aufnahmebedingungen allerdings noch nachteiliger. Bei einem am Instrumentenstandort beinahe perfekten, durchgängigen Horizontblick in drei Himmelsrichtungen wird die Horizontsicht in nördliche Richtung durch leichten Baumbestand behindert – und just zur einzig verfügbaren Zeit nach Einbruch der Dunkelheit war M 51 kamerascheu hinter einen Baum gewandert, das heißt: Die Aufnahme musste durchs Astwerk hindurch gemacht werden, was sich selbstredend nicht gerade positiv auf die optische Abbildungsqualität auswirkt. Doch wieder bleibt das Wesentliche sichtbar, die unbeirrt strahlende Supernova. Sicherlich wird sie in den kommenden Wochen und Monaten noch gut beobachtbar bleiben und weltweit von Observatorien fotografiert werden.