Für Jenny Feige ist es ein riesiger Erfolg. Die junge Forscherin ist an zwei Studien beteiligt, mit denen Astrophysiker der Technischen Universität (TU) Berlin in dieser Woche international Aufsehen erregen. Seit Jahren sucht die heute 34-Jährige in Proben aus der Tiefsee nach Sternenstaub, wie es Laien vielleicht nennen würden. Außerdem simuliert sie am Computer, wie und wann dieser Sternenstaub aus dem Weltall auf die Erde gelangte.

Ihre Ergebnisse finden sich nun gleich in zwei Publikationen des Fachjournals Nature – von Astrophysikern weltweit interessiert aufgenommen. Denn Jenny Feige und ihre Kollegen haben damit eine lange ungeklärte Frage beantwortet: Wann und wo sind in jüngster Vergangenheit Sterne in der Nähe des Sonnensystems explodiert? Wobei der Begriff „in jüngster Vergangenheit“ für Astronomen mehrere Millionen Jahre umfasst. Und „in der Nähe“ bezeichnet einige hundert bis tausend Lichtjahre, also Entfernungen, die Menschen mit herkömmlichen Raumschiffen nie bewältigen können.

Spuren auf dem Meeresgrund

Es sind genau 16 Sterne, die in den vergangenen 13 Millionen Jahren im Umfeld des Sonnensystems und damit der Erde explodierten, fanden die Forscher heraus. Die Arbeitsgruppe der TU Berlin, der Jenny Feige angehört, wird von Dieter Breitschwerdt, Professor am Zentrum für Astronomie und Astrophysik, geleitet. Die Berliner arbeiten mit Forschern aus Heidelberg und dem portugiesischen Evora zusammen.

Wie gelang es nun, diese Sternexplosionen zu entdecken? Die TU Berlin spricht von „galaktischer Archäologie“. Denn der Schlüssel dazu ist jener Sternenstaub, mit dem sich Jenny Feige seit Jahren befasst. Ganz genau handelt sich um das radioaktive Isotop 60 Fe, das auf der Erde nicht natürlich vorkommt. Es entsteht bei Sternexplosionen.

Sterne mit mehr als der achtfachen Masse unserer Sonne sterben als sogenannte Supernova: mit einer gewaltigen, energiereichen Explosion, die alle anderen Sterne der Galaxis für kurze Zeit überstrahlt. Dabei wird auch das radioaktive Eisenisotop 60 Fe ins All geschleudert. Und wenn der sterbende Stern nahe genug am Sonnensystem dran ist, gelangen Bestandteile davon auch auf die Erde. Das radioaktive Eisenisotop hat eine Halbwertzeit von 2,6 Millionen Jahren. So lange braucht es also, bis die Hälfte der ursprünglich vorhandenen Menge des Isotops durch radioaktiven Zerfall abgebaut ist.

Beide Studien, an denen Jenny Feige beteiligt war, befassen sich mit diesem Isotop, das sie „Eisen 60“ nennt. „Die eine Studie beruht auf Messungen, die andere auf theoretischen Überlegungen“, sagt die Forscherin. Die Messungen fanden an Tiefseeproben statt, unter Federführung der Australian National University. Dazu wurden Sedimente aus dem Indischen Ozean, Krusten aus dem Pazifischen Ozean und Knollen aus dem Südatlantik untersucht.

„Die Knollen und Krusten wachsen viel langsamer als Tiefsee-Sedimente, nämlich nur ein paar Millimeter in einer Million Jahre“, erklärt Jenny Feige. Wie Baumringe zeigten die Schichten die zeitliche Verteilung der Eisenisotope an, die nach Sternexplosionen auf die Erde gelangten. In den Messungen fanden sich Spuren in zwei Zeitetappen: vor 1,7 bis 3,2 Millionen Jahren sowie vor 6,5 bis 8,7 Millionen Jahren.

Doch wo explodierten die Sterne? Und in welcher Entfernung genau? Um diese Fragen zu beantworten, nutzten die TU-Astrophysiker um Dieter Breitschwerdt einen theoretischen Ansatz. Denn schon lange weiß man, dass sich im Weltraum, der unser Sonnensystem umgibt, eine riesige Region befindet, die Lokale Blase genannt wird. Sie dehnt sich wie eine riesige Seifenblase aus und hat eine Größe von 600 mal 600 mal 1200 Lichtjahren. Sie ist mit heißem Gas gefüllt. Die Temperaturen betragen zwischen 100.000 und mehreren Millionen Grad. Und sie sendet Röntgenstrahlung aus.

Unser Sonnensystem ist genau in dieser Lokalen Blase eingebettet, die einst durch Sternenexplosionen entstand. Die TU-Forscher untersuchten nun erstmalig quantitativ den Zusammenhang zwischen der Entstehung dieser Blase und den Spuren von „Eisen 60“ auf dem Ozeangrund.

An den Rechnungen und Simulationen waren das Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg und das Department of Mathematics der portugiesischen Universität Evora beteiligt. Die Forschung dauerte mehrere Jahre. Sie ging unter anderem von einem physikalischen Gesetz aus, mit dem man die bereits explodierten Sterne einer Gruppe berechnen kann – und zwar anhand der Anzahl der Sterne, die noch vorhanden sind. So ermittelten die Forscher, dass es 16 Supernovae waren, die in den vergangenen 13 Millionen Jahren die Lokale Blase rund um unser Sonnensystem bildeten. Die Spuren von „Eisen 60“ auf dem Ozeangrund halfen bei der genaueren Zeitbestimmung der Explosionen.

„Die Simulationen, die mein Kollege Michael Schulreich und ich gemacht haben, zeigen, wie sich diese Lokale Blase entwickelte“, erzählt Jenny Feige. Sie setzten auf dem Computerschirm die einzelnen Sternexplosionen in den interstellaren Raum ein. Dabei schauten sie, wie sich die Lokale Blase innerhalb der 13 Millionen Jahre formte. Und wann die äußere Schale dieser Blase das Sonnensystem erreichte. Ebenso simulierten sie, wie die Auswirkungen weiterer Sternexplosionen die Erde trafen und damit „Eisen 60“ mitbrachten.

Keine Gefahr für die Erde

Wie die Forscher herausfanden, stammt etwa die Hälfte des auf dem Ozeangrund gefundenen Eisenisotops von zwei Sternen, die vor 2,3 beziehungsweise 1,5 Millionen Jahren explodierten. Das geschah in den heutigen Sternbildern Lupus (Wolf) und Libra (Waage). Die bisher erdnächsten Explosionen fanden nur 270 und 300 Lichtjahre entfernt statt. Das müssen riesige, hell leuchtende Ereignisse gewesen sein, denn die Sterne hatten etwa das Neunfache der Sonnenmasse. „Diese Supernovae wären sogar am Taghimmel über ein paar Wochen zu sehen gewesen“, sagt Jenny Feige. Und sie hätten in der Nacht so hell wie der Vollmond gestrahlt. Aber sie waren offenbar weit genug weg, um die Biosphäre der Erde nicht zu zerstören. „Hätte eine der Explosionen näher als 30 Lichtjahre stattgefunden, wäre es für die Menschheit nicht gut ausgegangen“, sagt Jenny Feige. Das heißt, es hätte sie wohl gar nicht erst gegeben.

Der nächste Stern, der in der Nähe des Sonnensystems explodieren wird, ist nach Aussagen von Astronomen Beteigeuze, ein Riesenstern im Sternbild Orion. Er hat den 662-fachen Durchmesser unserer Sonne und ist etwa 600 Lichtjahre entfernt. Keine Gefahr für die Erde, aber wahrscheinlich eines der größten Schauspiele, das die Menschen je gesehen haben. Es wird aber wohl noch viele tausend Jahre dauern, bis es passiert.