Supernova unmittelbar nach Explosion erwischt

  • 13. February 2017

Beobachtungen liefern Einblick in die letzte Phase der Sternentwicklung.

Sterne mit einer Anfangsmasse von über acht Sonnenmassen beenden ihre Existenz als Supernovae des Typs II: Die Kernfusion produziert in immer schneller ablaufenden Zyklen schwere Elemente, bis die Energie­gewinnung beim Element Eisen endet und der Kern des Sterns kollabiert. Eine durch den Kernkollaps ausgelöste Stoßwelle läuft mit Überschall­geschwindigkeit nach außen und führt zur Abstoßung der Außenschichten des Sterns ins All. Soweit das Standard­szenario für die häufigsten Stern­explosionen im Kosmos. Doch die Tücke liegt wie immer im Detail.

Abb.: Sofortige Beobachtungen (unten rechts) einer Supernova in der Spiralgalaxie 7610 zeigten Emissionslinien im Spektrum der Supernova, die auf dichtes Gas um den explodierten Stern hindeuteten (Mitte links). Dieses Gas hat der Stern im Jahr vor seiner Explosion ausgestoßen, vermutlich infolge von Instabilitäten im Kern. (Bild: O. Yaron)

Abb.: Sofortige Beobachtungen (unten rechts) einer Supernova in der Spiralgalaxie 7610 zeigten Emissionslinien im Spektrum der Supernova, die auf dichtes Gas um den explodierten Stern hindeuteten (Mitte links). Dieses Gas hat der Stern im Jahr vor seiner Explosion ausgestoßen, vermutlich infolge von Instabilitäten im Kern. (Bild: O. Yaron)

Bislang wissen die Astronomen wenig über die letzten Jahre der Stern­entwicklung vor dem Kernkollaps. „Wie und warum massereiche Sterne als Supernovae explodieren, ist immer noch eine offene astro­physikalische Frage“, stellen Ofer Yaron vom Weizmann Institute of Science in Israel und seine Kollegen daher fest. „Wir verstehen die Stern­entwicklung in den finalen Jahren kaum, aus der sich die Bedingungen und Umstände für den Kollaps und die Explosion ergeben.“ Einen Einblick in die Prozesse am Ende des Sternen­lebens könnte die Beobachtung von Supernovae unmittelbar nach der Explosion bieten, denn dann durchläuft der Strahlungs­ausbruch der Explosion die Materie, die der Stern in der letzten Phase seines Lebens ausgestoßen hat. Doch das ist schwierig, da Supernova-Explosionen selten und nicht vorhersehbar sind. Andererseits überwachen inzwischen zahlreiche automatische Teleskope den Nacht­himmel permanent nach ungewöhnlichen Ereignissen. So war es nur eine Frage der Zeit, bis den Astronomen eine Supernova frühzeitig ins Netz ging.

Am 6. Oktober 2013 war es soweit: Die „Intermediate Palomar Transient Factory“, ein Robot-Teleskop auf dem Mount Palomar in den USA, registrierte eine Supernova in der 170 Millionen Licht­jahren entfernten Galaxie NGC 7610, gerade einmal drei Stunden nach Beginn der Explosion. Automatisch ging eine Alarm­meldung an alle großen Observatorien und in den folgenden Stunden richteten Astronomen überall auf der Welt ihre Instrumente auf die Stern­explosion. Die jetzt von Yaron und seinen Kollegen präsentierten Ergebnisse dieser konzertierten Aktion zeigen zunächst einmal, dass es sich bei dem Vorgänger­stern um einen roten Riesen gehandelt hat und die Supernova vom Typ II war, es sich also um einen Kern­kollaps gehandelt hat. Spektro­skopische Beobachtungen zeigen weiterhin, dass der Stern zum Zeitpunkt der Explosion in eine dichte Wolke aus Gas gehüllt war, das er im letzten Jahr vor der Explosion ausgestoßen hat. Die Forscher sehen darin einen Beleg für wiederholte Instabilitäten im Kern des Sterns. Die dadurch ausgelösten Stoßwellen haben jeweils zu einem Ausstoß von Gas an der Oberfläche des Sterns geführt.

„Die innere Struktur eines Sterns unmittelbar vor der Explosion zählt zu den großen Unsicherheiten bei der Modellierung von Supernovae“, so Yaron und seine Kollegen. Die Beobachtungen deuten nach Ansicht der Forscher jedoch darauf hin, dass es einen kausalen Zusammen­hang zwischen dem mehrfachen Materie­ausstoß vor der Explosion und dem finalen Kollaps gibt. Die Astronomen setzen darauf, dass sie künftig häufiger Supernovae in einem so frühen Stadium intensiv beobachten können und damit einen immer detaillierteren Einblick in diese Prozesse am Ende eines Sternen­lebens erhalten.

Rainer Kayser

DE

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