MAGIC-Teleskope beobachten Sternexplosion

Nova-Ausbrüche sind offenbar eine neue Quelle für kosmische Strahlung 

Die MAGIC-Teleskope haben die Nova RS Ophiuchi beobachtet und dabei eine extrem hohe Gammastrahlung aufgezeichnet. Die Gammastrahlung geht von Protonen aus, die in der Schockwelle nach der Explosion auf höchste Energien beschleunigt werden. Damit liegt nahe, dass Novae auch eine Quelle für die allgegenwärtige kosmische Strahlung im Universum sind: Diese besteht überwiegend aus Protonen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durchs All rasen.

Licht an, Licht aus – so könnte man das Verhalten der Nova beschreiben, die auf den Namen RS Ophiuchi (RS Oph) hört. Alle etwa 15 Jahre kommt es im Sternbild des Schlangenträgers (Ophiuchus) zu einer dramatischen Explosion. Geburtsort einer Nova sind Systeme, in denen zwei sehr unterschiedliche Sterne in einer parasitären Paarbeziehung leben: Ein weißer Zwerg – ein kleiner, ausgebrannter und ungeheuer dichter Stern, wobei ein Teelöffel seiner Materie ungefähr soviel wiegt wie ein Mittelklasseauto – umkreist einen roten Riesen, einen alten Stern, der bald verglühen wird.

Der sterbende Riesenstern füttert den weißen Zwerg mit Materie: Er stößt seine äußere Wasserstoffschicht ab, und das Gas strömt auf den nahen Partner. Dieser Materiefluss hält an, bis der Winzling sich "überfrisst" und zu heiß wird. Die Temperatur und der Druck in den „angefütterten“ Sternhüllen sind dann so groß, dass sie in einer gigantischen thermonuklearen Explosion weggeschleudert werden. Der Zwergstern bleibt dabei erhalten, und der Kreislauf beginnt von Neuem – bis sich das Spektakel wiederholt.

Dass bei solchen Explosionen hohe Energien im Spiel sind, war vermutet worden. Die beiden MAGIC-Teleskope zeichneten  Gammastrahlen mit dem Wert von 250 Gigaelektronenvolt (GeV) auf – mit die höchsten Energien, die je bei einer Nova gemessen wurden. Zum Vergleich: Diese Strahlung ist hundert Milliarden Mal energiereicher als das sichtbare Licht.

MAGIC beobachtete die Nova nach Meldungen von Instrumenten, die auf andere Wellenlängen spezialisiert sind. „Der dramatische Ausbruch der Nova RS-Oph zeigt, dass sich die kurze Reaktionszeit der MAGIC-Teleskope auszahlt: Sie brauchen höchstens 30 Sekunden, um sich auf ein neues Ziel auszurichten“, sagt David Green, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Physik und einer der Autoren der Beitrags in Nature Astronomy.

Nach der Explosion breiteten sich mehrere Stoßfronten im Sternwind des roten Riesen und im interstellaren Medium aus, welches das Doppelstern-System umgibt. Diese Schockwellen sind ein natürlicher Teilchenbeschleuniger, also ein riesiges Kraftwerk, das Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit bringt. Die kombinierten Messdaten legen nahe, dass die Gammastrahlen von energiereichen Protonen (Kernen von Wasserstoffatomen) ausgehen.

„Damit kommen Nova-Ausbrüche auch als Quelle für die kosmische Strahlung infrage“, sagt David Green. „Allerdings spielen sie dabei eher die Rolle von Lokalmatadoren. Das heißt, sie tragen nur in ihrer unmittelbaren Umgebung zur kosmischen Strahlung bei.“ Die Hauptakteure der kosmischen Strahlung seien Supernova-Überreste und die Schockwellen, die von dieser Art Sternexplosion ausgehen,  bedeutend heftiger als bei einer Nova.

Um das komplizierte Zusammenspiel von energiereichen Himmelsereignissen und dem interstellaren Medium in der Milchstraße vollständig zu verstehen, braucht es weitere Beobachtungen wie die aktuell veröffentlichten. Die MAGIC-Kollaboration wird daher auch in Zukunft Ausschau nach „unruhigen“ Objekten in unserer Galaxis – und darüber hinaus –  halten.

BW / HOR