Supernova, so heißt ein Stern im Selbstzerstörungsmodus. Wenn Sterne mit so einer gewaltigen Explosion sterben, wirbelt das im All Staub auf. Und der kann sogar die Erde erreichen, was ein paar Astrophysiker gerade ziemlich glücklich macht: Sie haben nämlich dank dessen jetzt eine Supernova nachgewiesen, die noch gar nicht so lange her ist und erstaunlich nah an unserem Planeten stattfand.

"Nicht lange her", das heißt in diesem Fall vor circa 2,3 Millionen Jahren. Und "nah" bedeutet immer noch eine Entfernung von etwa 270 Lichtjahren. Zwar hat man schon Spuren von Sternen entdeckt, die näher zur Erde explodiert sind. Und auch welche, die jünger waren. Aber so nah und gleichzeitig so jung – das ist neu.

Warum diese Kombination Astronomen so fasziniert? Weil solche Supernovae die Geschichte unseres Planeten mit ihrem Riesenknall beeinflusst haben könnten. Schon ein halbes Jahrhundert debattieren Wissenschaftler über die Bedeutung solcher Vorfälle.

So ein naher und junger Sterntod lässt sich noch heute messen, in Erdschichten, tief im Meer: Hier lagert sich kosmischer Sternenstaub über Millionen Jahre ab. Mithilfe dieser Spuren können Wissenschaftler überprüfen, ob sie den Zeitpunkt und Ort einer Sternexplosion richtig berechnet haben. So ein Rechenmodell (Breitschwerdt et al., 2016), zusammen mit der Staubanalyse aus dem Meeressediment (Wallner et al., 2016) haben zwei Forscherteams jetzt im Magazin Nature veröffentlicht.

Rechnen mit toten Sternen

Das Entscheidende ist das neue Rechenmodell, mit dem die Astrophysiker arbeiteten: Es ergab für 16 ehemalige Sterne nahe unserem Sonnensystem, wann und wo sie explodiert sein müssen. Der entfernteste war etwa 900 Lichtjahre weit weg, der nächste etwa 270 Lichtjahre. Staubproben konnten das dann bestätigen.

Supernovae sind vor allem deshalb so spannend, weil es ohne die Sternexplosionen kein Leben gäbe, sagt Dieter Breitschwerdt: "Fast jedes Atom, das wir kennen, hat hier seinen Ursprung", erklärt der Astrophysiker von der TU Berlin. Er hat das Forscherteam geleitet, das das mathematische Modell entwickelt hat. 

Das Modell rechnet vor allem mit Satellitendaten. Mit deren Hilfe suchten die Astrophysiker nach einem Sternhaufen in der "lokalen Blase". Dieser etwa 300 Lichtjahre große Raum, der unser Sonnensystem umgibt, kommt als Ursprungsort solcher Supernovae in Frage. Den gesuchten Sternhaufen fanden sie tatsächlich – und er half ihnen dabei, die Anzahl, das Alter und die Positionen der Explosionen zu bestimmen.

"Ein solches Modell gab es vorher noch nicht", sagt Thomas Janka vom Max-Planck-Institut für Astrophysik, der selbst an keiner der beiden Arbeiten beteiligt war. "Es könnte eine große Hilfe für Folgestudien sein, etwa um festzustellen, wie bestimmte chemische Elemente überhaupt auf die Erde gelangt sind." Auch dazu lieferte das Rechenmodell neue Anhaltspunkte.

Radioaktiver Eisenstaub als Beweis

Dass bei einer Sternexplosion verschiedene radioaktive Nuklide auf die Erde geschleudert werden, zeigte sich schon 1990. Allerdings erreicht nur der Staub von Explosionen die Erde, die hundert Lichtjahre oder weniger entfernt stattgefunden haben – ansonsten verlieren sich die Partikel im All. Knapp neun Jahre später entdeckten Forscher das erste Mal Eisen-60 auf der Erde, das daraufhin zu einer Flut aus neuen Erkenntnissen führte. "Weil Eisen-60 radioaktiv ist und eine hinreichend lange Zerfallszeit besitzt, ist der Nachweis auch noch nach vielen Millionen Jahren möglich", erklärt Janka. Der Stoff kommt auf der Erde normalerweise nicht vor und entsteht bei Sternexplosionen, muss also zwangsläufig aus dem Weltall stammen.

Genau diesen Stoff entdeckte das Team um Wallner in rund 2,2 Millionen Jahre altem Sediment der Weltmeere, und zwar an besonders vielen Orten der Erde. Er stammt aus der Zeit, kurz (etwa 100.000 Jahre) nachdem den Berechnungen zufolge 16 Sterne nacheinander explodiert sein müssen. Die Hälfte des radioaktiven Eisenstaubes wurde höchstwahrscheinlich von zwei recht erdnahen Supernovae aufgewirbelt, die andere Hälfte von den übrigen 14. "Obwohl wir unabhängig voneinander gearbeitet haben, passen die Ergebnisse der beiden Studien gut zusammen", sagt Breitschwerdt.

Warum suchen die Forscher ausgerechnet nach Eisen-60?

Einige Wissenschaftler sind der Meinung, Supernovae könnten Massenaussterben wie das der Dinosaurier verursacht haben. Andere glauben, die explodierenden Sterne hätten das Klima auf der Erde nachhaltig verändert und sich sogar auf die Evolution des Menschen ausgewirkt. Studien dazu habe es bisher an Genauigkeit gefehlt, sagt Adrian Melott von der Universität Kansas. Er hat beide Paper für Nature kommentiert (Nature: Melott, 2016).

Die Sternexplosionen, deren Staub sie jetzt verraten hat, fanden aber immer noch zu weit von der Erde entfernt statt, als dass sie solche Auswirkungen hätten haben können, meint Melott. Wirklich verhängnisvoll wäre eine Supernova in 26 Lichtjahren Entfernung. Trotzdem: Zur Zeit der jetzt entdeckten Supernovae sank die Temperatur auf der Erde tatsächlich. Nur Zufall? Melott ist sich da nicht sicher. "Ich halte das für eine müßige Überlegung, denn es gibt keinen direkten Nachweis", sagt dagegen Astrophysiker Janka. Zu viele andere Faktoren könnten die Erde beeinflusst haben.