Forscher erschaffen Supernova-Schockwellen im Miniformat

Forscher haben im Labor Supernova-Schockwellen im Miniformat erzeugt, um ein anhaltendes kosmisches Rätsel zu lösen.

Der Hintergrund: Ein Stern wird am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion zerstört. Das kurze, helle Aufleuchten des Sterns wird als Supernova bezeichnet. Bei diesem Prozess erzeugen sie Schockwellen, wobei  energiereiche Partikel ins Universum freigesetzt werden. Die Wellen fungieren als eine Art Partikel-Antrieb.

Die Partikel werden dabei so schnell vorangebracht, dass sie Lichtgeschwindigkeit erreichen. Warum und wie das genau passiert, ist ein Rätsel. „Das sind faszinierende Systeme, aber weil sie so weit entfernt sind, sind sie schwer zu erforschen“, sagt Studienautor Frederico Fiuza vom SLAC National Accelerator Laboratory.

Schockwelle im Labor

Um diese Vorgänge besser zu verstehen, wurden Supernova-Schockwellen auf der Erde nachgebildet. Dafür haben Fiuza und sein Team am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien Laserstrahlen auf Kohlenstoffplatten abgefeuert, um zwei Plasmaströme zu erzeugen. Beim Zusammenstoß haben sie eine Schockwelle erzeugt.

Die trieb auch auf der Erde Elektronen fast in Lichtgeschwindigkeit an. Wie genau sie diese Geschwindigkeit erreichen, wollten die Forscher anhand eines Computer-Modells ermitteln. „Wir können in den Experimenten, geschweige denn in astrophysikalischen Beobachtungen, die Details nicht erkennen, wie die Partikel ihre Energie erhalten, und hier kommen die Simulationen ins Spiel“, so Mitautorin Anna Grassi.

Ganz gelöst wurde das Rätsel dennoch nicht, doch die Forscher haben sich einer möglichen Antwort genähert: Es könnten die elektromagnetischen Felder innerhalb der Schockwelle sein, die diese Geschwindigkeit begünstigen. Die Studie wurde im Journal Nature Physics veröffentlicht. Das Team will nun die Studie fortsetzen, um des Rätsels Lösung noch näher zu kommen.