Sternexplosion der dritten Art

  • 02. April 2013

Anders als bei den beiden bereits bekannten Haupttypen, wird bei den neu entdeckten Typ-Iax-Supernovae der Stern nicht zerstört.

Supernovae zählen zu den energiereichsten und leuchtstärksten Ereignissen im Universum. Bislang galt deshalb als ausgemacht, dass mit einer Supernova das Schicksal eines Sterns besiegelt ist. Zwei Haupttypen von Supernovae waren bekannt: Bei dem als Standardkerze bezeichnete Typ Ia zieht ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem so lange Masse von seinem Partner ab, bis er die Massengrenze für eine thermonukleare Reaktion erreicht. Diese zerreißt ihn vollständig. Beim zweiten Typ kollabiert der Kern eines schweren Sterns mit zehn- bis über hundertfacher Sonnenmasse zu einem Schwarzen Loch oder Neutronenstern, wobei er die äußere Hülle abstößt.

Abb.: Das Vorläufersystem von Typ-Iax-Supernovae besteht wahrscheinlich aus einem Weißen Zwerg, der solange Masse von einem Begleitstern abzieht, bis seine oberen Schichten explodieren. Der Begleiter ist ein heißer, blauer Heliumstern, der Weiße Zwerg besteht vor allem aus Sauerstoff und Kohlenstoff. (Bild: C. Pulliam, CfA)

Abb.: Das Vorläufersystem von Typ-Iax-Supernovae besteht wahrscheinlich aus einem Weißen Zwerg, der solange Masse von einem Begleitstern abzieht, bis seine oberen Schichten explodieren. Der Begleiter ist ein heißer, blauer Heliumstern, der Weiße Zwerg besteht vor allem aus Sauerstoff und Kohlenstoff. (Bild: C. Pulliam, CfA)

Ein internationales Forscherteam hat nun 25 Supernovae genauer untersucht, die nicht in dieses Raster passen wollten. Dabei fanden die Forscher heraus, dass es sich bei den untersuchten Beobachtungen um einen neuen, dritten Typ handeln muss, der deutlich schwächer als die beiden anderen Supernova-Arten ist. Aus diesem Grund hat man bislang auch nur wenige dieser Sternexplosionen nachweisen können. Bei den als Typ Iax bezeichneten Explosionen zünden wahrscheinlich nur die äußeren Schichten des Sterns, so dass dieser die Explosion „überleben“ kann.

„Eine Typ-Iax-Supernova ist im Grunde eine Mini-Supernova“, erklärt Hauptautor Ryan Foley vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Aufgrund der Beobachtungsdaten vermuten die Astronomen einen einheitlichen Verlauf dieser Explosionen. Wahrscheinlich zieht ein Weißer Zwerg – also ein ausgebrannter Stern am Ende seiner Entwicklung – von seinem Partner Materie ab. Hierin gleichen die neuen den alten Typ-Ia-Supernovae. Bei Typ-Iax-Supernovae aber hat der Partner seine äußere Hülle bereits verloren, so dass der Weiße Zwerg nur noch Helium von ihm absaugen kann. Der genaue Explosionsverlauf ist nicht bekannt, läuft aber deutlich weniger energiereich und langsamer ab als bei anderen Supernovae.

Er zeichnet sich nicht nur durch langsame Ejekta mit 2000 bis 8000 Stundenkilometern aus, die ungefähr eine halbe Sonnenmasse ausmachen. Typ-Iax-Supernovae besitzen auch keinen Wasserstoff in ihrem Spektrum, sondern zeigen charakteristische Kohlenstoff- und Sauerstoff-Anteile. Nur zwei der untersuchten Supernovae zeigten Helium in ihrem Spektrum, was aber an Strahlungsprozessen, am Blickwinkel und an anderen Effekten liegen kann. Typ-Iax-Supernovae stammen wohl auch von jungen Doppelsternsystemen, denn in elliptischen Galaxien mit alten Sternpopulationen konnten die Forscher keine einzige nachweisen.

Als wahrscheinlichstes Szenario geben die Forscher deshalb an, dass ein Weißer Zwerg Materie von seinem Doppelstern-Partner abzieht, der bereits seine äußere Hülle verloren hat und deshalb ein heißer, blauer Heliumstern ist. Das Helium zündet entweder in den oberen Schichten oder tiefer eine thermonukleare Reaktion, die aber nicht die inneren Bereiche des Weißen Zwergs erfasst. So könnte der Weiße Zwerg die Supernova überstehen.

Bislang sind aufgrund der geringen Leuchtkraft erst wenige Exemplare des neuen Typs bekannt. Nach Abschätzungen der Forscher könnten sie aber ähnlich häufig sein wie die beiden anderen Supernova-Arten und rund ein Drittel der Typ-Ia-Standardkerzen-Supernovae ausmachen. Mit Hilfe des in Bau befindlichen Large Synoptic Survey Teleskops hoffen die Astronomen, Tausende Sternexplosionen des nun entdeckten Typs aufzeichnen und untersuchen zu können. Dann wird sich die Frage klären, ob die neuen Supernovae wirklich von einheitlichen Vorgängersystemen stammen, oder ob leichte Unterschiede in den gemessenen Spektren ihrerseits auf Subtypen hindeuten.

Dirk Eidemüller

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