Ein internationales Team von Astronomen unter der Leitung von Aneurin Evans vom Keele University (Großbritannien) hat eine der stärksten Explosionen einer wiederkehrenden Nova außerhalb der Milchstraße aufgezeichnet. Beobachtungsobjekt war das Sternensystem LMC 1968-12a, auch bekannt als LMC68, gelegen im Großen Magellanschen Wolke – einer Satellitengalaxie unserer Heimatgalaxie. Im Gegensatz zu Supernovae, die einen Stern vollständig zerstören, entstehen Novae in Doppelsternsystemen, in denen ein dichter Weißer Zwerg allmählich Materie von einem riesigen Begleitstern auf sich zieht. Wenn sich auf seiner Oberfläche eine kritische Masse ansammelt, kommt es zu einer thermonuklearen Explosion, nach der der Zyklus von vorne beginnt. Gerade diese „Wiederholbarkeit“ macht LMC68 zu einem besonders wertvollen Objekt für die Erforschung der Explosionsphysik.

Explosion nach Zeitplan: So funktioniert das System LMC68

Das System LMC68 besteht aus einem Weißen Zwerg und einem roten Subriesen und zeichnet sich durch einen vorhersehbaren vierjährigen Zyklus von Ausbrüchen aus: Explosionen wurden in den Jahren 1968, 1990, 2002, 2010, 2016 und 2020 registriert. Der nächste Ausbruch erfolgte pünktlich zum Zeitplan im August 2024, was es den Wissenschaftlern ermöglichte, die Beobachtungskampagne im Voraus vorzubereiten. Dabei, so betonen die Forscher, liegt LMC68 etwa 50-mal weiter entfernt als Novae in unserer Galaxie, weshalb ihre visuelle Helligkeit 2500-mal schwächer ist als die naher Analogien – umso wertvoller wurden die gewonnenen Spektren.

Beobachtungen in Chile: Spektren ohne die üblichen Elemente

Das Team nutzte das Teleskop Magellan Baade und das Observatorium Gemini South in Chile, um nahe Infrarotspektren 9 und 22 Tage nach dem Ausbruch zu erhalten. Die gewonnenen Daten überraschten die Forscher: Im Spektrum fehlten die für solche Explosionen typischen Linien von Schwefel, Phosphor, Calcium und Aluminium nahezu vollständig. Stattdessen dominierte ein einziges intensives Signal hochionisierter Siliziumatome, die neun der vierzehn Elektronen verloren hatten. Mitautor der Studie, Thomas Geballe, nannte dieses Bild ein „beispielloses Phänomen“.

Silizium, das heller leuchtet als die Sonne

Während der ersten Beobachtungen leuchtete die Linie des ionisierten Siliziums im nahen Infrarot fast 95-mal heller als die Gesamtemission der Sonne über alle Wellenlängen hinweg. Computersimulationen zeigten, dass die Temperatur des ausgestoßenen Gases etwa drei Millionen Grad Celsius betrug, was LMC68 zu einer der heißesten je von Astronomen registrierten Novae macht. Wichtig ist der Kontext dieser Zahl: Es geht hier um die Emission einer einzelnen Spektrallinie des Siliziums im nahen Infrarot, nicht um die gesamte sichtbare Helligkeit des Sterns.

Warum die Explosion so heiß war

Die Wissenschaftler nennen zwei Schlüsselfaktoren. Der erste ist die niedrige Metallizität: Sterne im Großen Magellanschen Wolke enthalten weniger schwere Elemente als in der Milchstraße. Da schwere Elemente normalerweise Wärme speichern und zu früheren Explosionen beitragen, führt ihr Mangel dazu, dass sich vor der Detonation mehr Materie ansammelt, was die finale Explosion leistungsfähiger macht. Der zweite Faktor ist die Stoferwärmung: Die sich ausdehnende Gas-Hülle der Explosion stieß auf die äußere Atmosphäre des massereichen roten Subriesen und bildete starke Stoßwellen, die das Gas zusätzlich aufheizten.

Bedeutung für die Astrophysik

Die gewonnenen Daten stellen die erste direkte beobachtungsbestätigte Bestätigung des Stoferwärmungsmechanismus bei einer Nova-Explosion außerhalb unserer Galaxie dar. Dies ermöglicht es Astronomen, Modelle thermonuklearer Explosionen in Doppelsternsystemen genauer zu kalibrieren und besser zu verstehen, wie die Metallizität der Umgebung auf die Energiebilanz und die spektralen Signaturen von Novae einwirkt. Weitere Beobachtungen der nächsten Ausbrüche von LMC68, die gemäß dem vierjährigen Zyklus erwartet werden, sollen helfen, die Stabilität der abgeleiteten Gesetzmäßigkeiten zu überprüfen.