Chandrasekhar-Grenze

Die Chandrasekhar-Grenze liegt bei etwa 1,44 Sonnenmassen und markiert die Obergrenze für die Masse eines stabilen Weißen Zwergs. Überschreitet ein Weißer Zwerg diese Grenze (etwa durch Massetransfer von einem Begleitstern), kann der Entartungsdruck der Elektronen die Gravitation nicht mehr ausgleichen. Der Stern kollabiert dann weiter zu einem Neutronenstern oder löst eine Supernova vom Typ Ia aus.

Berechnet wurde diese Grenze 1930 vom indisch-amerikanischen Astrophysiker Subrahmanyan Chandrasekhar, damals gerade 19 Jahre alt. Für seine Arbeiten zur Sternstruktur und Sternentwicklung erhielt er 1983 den Nobelpreis für Physik.

Die Chandrasekhar-Grenze ist fundamental für das Verständnis von Sternentwicklung und Sterntod. Typ-Ia-Supernovae, die an dieser Massengrenze gezündet werden, haben eine nahezu einheitliche Leuchtkraft und dienen als Standardkerzen zur Vermessung des Universums. So führten sie 1998 zur Entdeckung der beschleunigten Expansion des Kosmos. In der Science Fiction taucht die Grenze auf, wenn Autoren den Lebenszyklus von Sternen oder die Entstehung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern beschreiben.

Die Geschichte hinter der Entdeckung ist fast dramatischer als das Ergebnis: Chandrasekhar berechnete die Grenze auf dem Schiffsweg von Indien nach England, bewaffnet nur mit Bleistift und Papier sowie Bohrs Quantenmechanik. Als er seinen Fund dem berühmten Astrophysiker Arthur Eddington präsentierte, lehnte dieser ihn öffentlich ab, weil das Ergebnis implizierte, dass Sterne zu Schwarzen Löchern kollabieren können, was Eddington für physikalisch absurd hielt. Chandrasekhar musste Jahrzehnte warten, bis seine Theorie anerkannt und schließlich mit dem Nobelpreis gewürdigt wurde.

Praktisch ist die Chandrasekhar-Grenze einer der präzisesten kosmologischen Messmaßstäbe. Weil Typ-Ia-Supernovae immer bei derselben Zündmasse ausbrechen, leuchten sie mit sehr ähnlicher Spitzenleuchtkraft. Aus dem Vergleich scheinbarer und absoluter Helligkeit folgt direkt die Entfernung. Mit dieser Methode entdeckten Adam Riess, Saul Perlmutter und Brian Schmidt 1998, dass entfernte Supernovae schwächer als erwartet leuchten, was auf eine beschleunigte kosmische Expansion hindeutet. Diese Entdeckung brachte den drei Forschern 2011 den Nobelpreis für Physik.