32 Millionen km/h: Rätselhafte Gasknoten rasen aus seltener Sternexplosion
Astronomen untersuchen die einzige bestätigte Helium-Nova der Milchstraße. Besonders rätselhaft sind Gasknoten mit 32 Millionen km/h.
Aufnahme des HST, die den bipolaren Ausfluss von Material zeigt, das von der Heliumnova V445 Puppis ausgestoßen wurde. Das ursprüngliche Doppelsternsystem ist gerade noch in der Mitte des Ausflusses zu erkennen. Ebenfalls zu sehen sind die „Geschosse“ aus Gas, die an beiden Enden des Ausflusses herausgeschleudert wurden.
Foto: John Mills / University of Warwick
Mit bis zu 32 Millionen km/h schießen kompakte Gasknoten durch die Überreste einer außergewöhnlichen Sternexplosion. Das sind fast 9000 km/s oder rund 3 % der Lichtgeschwindigkeit. Wie die Strukturen entstanden sind und welcher Prozess sie auf dieses Tempo beschleunigte, können Astronomen bislang nicht erklären.
Die Gasknoten gehören zu V445 Puppis, der einzigen derzeit bestätigten Helium-Nova in der Milchstraße. Das Doppelsternsystem war seit seinem Ausbruch im Jahr 2000 hinter einer dichten Staubwolke verborgen. Inzwischen hat sich der Staub so weit gelichtet, dass Forschende den Ursprung der Explosion genauer untersuchen konnten.
Die Auswertung bestätigt: Ein Weißer Zwerg zieht heliumreiches Gas von einem seltenen Begleitstern ab. Genau diese ungewöhnliche Kombination hat offenbar die Explosion ausgelöst.
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Rätselhafte Knoten am Rand der Explosionswolke
Bei seinem Ausbruch schleuderte V445 Puppis große Mengen Material in zwei entgegengesetzte Richtungen. Dadurch entstand eine lang gestreckte, bipolare Gaswolke. In diesem Ausfluss befinden sich kompakte Verdichtungen, die das Forschungsteam als „Bullets“, also Geschosse, bezeichnet. Messungen deuten darauf hin, dass die Gasknoten besonders viel Sauerstoff enthalten könnten.
Mit Geschwindigkeiten von bis zu 20 Millionen Meilen pro Stunde – umgerechnet rund 32 Millionen km/h – bewegen sie sich deutlich schneller als große Teile des übrigen ausgestoßenen Materials. Vergleichbare Knoten seien bislang bei keiner anderen Nova beobachtet worden, erklärte John Mills von der University of Warwick auf der Jahrestagung der Royal Astronomical Society in Birmingham. Möglich sei, dass sie erst nach dem eigentlichen Ausbruch entstanden.
Genau darin liegt das Rätsel: Es ist unklar, welcher Mechanismus nach der Explosion noch einmal kleine Gasmengen bündeln und auf fast 9000 km/s beschleunigen konnte. Völlig neu sind die schnellen Strukturen allerdings nicht. Bereits 2009 hatten Forschende auffällige Verdichtungen an den beiden Enden des Ausflusses beschrieben. Die aktuelle Untersuchung liefert nun weitere Hinweise auf ihre mögliche chemische Zusammensetzung und ihre Entstehungsgeschichte.
Was eine Helium-Nova so selten macht
Eine Nova entsteht in einem engen Doppelsternsystem. Ein Weißer Zwerg zieht dabei Gas von seinem Begleitstern ab. Das Material sammelt sich auf seiner Oberfläche, bis Druck und Temperatur eine explosionsartige Kernfusion auslösen.
Anders als bei einer Supernova wird der Weiße Zwerg dabei nicht zerstört. Nach der Explosion kann er erneut Material aufnehmen und später wieder ausbrechen. Fast alle bekannten Novae werden durch wasserstoffreiches Gas angetrieben. Bei V445 Puppis fehlt Wasserstoff dagegen nahezu vollständig. Der Weiße Zwerg nimmt vor allem Helium auf.
Der Begleitstern hat seine äußere, wasserstoffreiche Hülle offenbar bei früheren Wechselwirkungen mit dem Weißen Zwerg verloren. Zurück blieb ein sogenannter Heliumstern. Solche weitgehend freigelegten Sternkerne sind äußerst selten. V445 Puppis bietet daher eine einmalige Gelegenheit, eine heliumgetriebene thermonukleare Explosion vergleichsweise detailliert zu untersuchen.
Staub verdeckte das Doppelsternsystem 25 Jahre lang
Die Explosion Ende 2000 erzeugte nicht nur den bipolaren Gasausfluss, sondern auch große Mengen Staub. Dieser sammelte sich in einer dichten Scheibe um das Zentrum und verdeckte beide Sterne. Astronomen konnten zwar beobachten, wie sich die Trümmerwolke immer weiter ausdehnte. Welche Art von Doppelsternsystem die Explosion ausgelöst hatte, ließ sich jedoch lange nicht direkt feststellen.
Erst nachdem die Staubhülle dünner geworden war, trat die zentrale Quelle wieder deutlicher hervor. Mills kombinierte dafür Beobachtungen aus mehr als zwei Jahrzehnten.
Zum Einsatz kamen mehrere Instrumente:
- Das Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte lieferte hochaufgelöste Infrarotbilder.
- Das Hubble-Weltraumteleskop zeigte die räumliche Struktur der expandierenden Gaswolke.
- Das Southern African Large Telescope zerlegte das Licht des Systems in seine Spektralfarben.
- Das NASA-Weltraumteleskop TESS erfasste regelmäßige Helligkeitsschwankungen.
Erst gemeinsam ergaben die Daten ein schlüssiges Bild: Im Zentrum sitzt ein Weißer Zwerg, der Materie von einem Heliumstern aufnimmt.
Der Weiße Zwerg sammelt bereits wieder Gas
Die Spektralmessungen zeigen zudem, dass der Materietransfer erneut begonnen hat. Der Weiße Zwerg nimmt also wieder Helium von seinem Begleiter auf. Damit setzt sich jener Prozess fort, der zur Explosion im Jahr 2000 geführt hat. Ob und wann es zu einem weiteren Ausbruch kommt, lässt sich daraus jedoch nicht ableiten.
Aus den Helligkeitsschwankungen ermittelte Mills eine Umlaufzeit von rund 3,7 Tagen. Eine 2025 veröffentlichte Studie war dagegen auf etwa 1,87 Tage gekommen – ziemlich genau die Hälfte. Warum die Auswertungen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, ist bislang offen. Die neue Zahl wurde bislang nur auf einer Fachtagung vorgestellt. Eine begutachtete Veröffentlichung liegt noch nicht vor.
Kann daraus eine Supernova entstehen?
Helium-Novae sind auch deshalb interessant, weil sie möglicherweise mit Supernovae des Typs Ia zusammenhängen. Solche Explosionen entstehen, wenn ein Weißer Zwerg instabil wird und vollständig zerstört wird. Voraussetzung dafür wäre, dass der Weiße Zwerg über lange Zeit mehr Material aufnimmt, als er bei seinen Ausbrüchen wieder verliert.
Ob das bei V445 Puppis geschieht, ist umstritten. Eine 2025 veröffentlichte Untersuchung kam zu dem Ergebnis, dass der Weiße Zwerg beim Ausbruch mehr Masse verloren habe, als er zuvor aufgenommen hatte. In diesem Fall würde er sich nicht auf eine Typ-Ia-Supernova zubewegen.
Das aktuelle Team betrachtet die Verbindung zwischen Helium-Novae und solchen Supernovae dennoch weiterhin als offene Forschungsfrage. V445 Puppis bleibt damit ein außergewöhnliches Versuchslabor. Besonders ungeklärt ist, welcher Prozess die kompakten, möglicherweise sauerstoffreichen Gasknoten auf bis zu 32 Millionen km/h beschleunigt hat.
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