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SUPERNOVAE
Riesenstern übersteht Supernova-Explosion
von Hans Zekl
für astronews.com
3. Februar 2004

Erstmals gelang es Astronomen den Überlebenden einer Supernova-Explosion aufzuspüren. Der Stern in der Galaxie M81 gehörte zu einem Doppelsternsystem, dessen einer Partner 1993 sein Leben in einer Supernova beendete. Der Fund ermöglicht die detaillierte Rekonstruktion der Geschehnisse in dem fernen System und ist für das Verständnis von Supernova-Explosionen von großer Bedeutung. 

Supernova

Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems bei Beginn der Supernova-Explosion. Bild:  ESA und Justyn R. Maund (University of Cambridge)

SN 1993J

Die Himmelregion der Supernova SN 1993J in der Galaxie M81. Der überlebende Partner des Doppelsternsystems ist in der Mittel zu sehen. Foto:  ESA und Justyn R. Maund (University of Cambridge)

Supernovae gehören zu den gewaltigsten Ereignissen im Universum. Astronomen unterscheiden zwei Arten von ihnen: Entweder explodiert ein einzelner massereicher Stern (Typ II), wenn die Energieproduktion in seinem Zentrum erlischt, oder ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem zieht von einem nahen Begleiter Materie ab, bis es bei ihm zu einer unkontrollierten atomaren Kettenreaktion kommt, die ihn vollständig zerreißt (Typ I). Aber noch nie konnte irgendein Begleiter beobachtet werden. Es gab sogar Spekulationen, dass die Begleitsterne die Explosion nicht überstehen würden.

Am 28. März 1993 entdeckte Francisco Garcia von der Madrider astronomischen Vereinigung in der Galaxie M81 ein helles stellares Objekt, das sich als Supernova entpuppte, SN 1993J. Entsprach das Spektrum der Supernova anfangs dem Typ II, so änderte es sich bis Herbst 1993 zu Typ I, mit deutlich erhöhter Heliumhäufigkeit. Nur einmal zuvor, im Falle von SN 1987K, wurde ein ähnliches merkwürdiges Verhalten beobachtet. Auch der Helligkeitsverlauf war ungewöhnlich. Nach einem raschen Anstieg zu einem ersten Maximum kurz nach der Entdeckung, fiel die Helligkeit eine Woche lang wieder ab, um bis zum 19. April desselben Jahres ein zweites Maximum zu erreichen. Auf früheren Aufnahmen konnte auch der Vorgängerstern identifiziert werden, ein roter Überriese. Das vergrößerte aber die Verwirrung unter den Astronomen nur noch mehr, kann doch kein normaler Überriese nach der Explosion solche Effekte hervorrufen. Frühere Beobachtungen allerdings zeigten, dass der Vorgängerstern entweder einen heißen Begleiter besaß oder Mitglied einer kleinen Sterngruppierung gewesen sein musste.

Zehn Jahre nach der Supernovaexplosion warfen Astronomen der Universitäten Cambridge und Oxford (England) sowie der Universität Hawaii einen tiefen Blick in die glühenden Überreste der Explosionswolke. In der Umgebung der Supernova fand das Hubble-Teleskop noch 7 weitere Sterne. Aber eine genaue Analyse zeigt, dass sie nur etwa 18 Prozent zur Strahlung der Supernova beitragen. Allerdings war auch noch das Licht eines weiteren heißen Sterns zu erkennen. Dieses stammt von dem vermuteten Begleitstern. Somit konnte endlich die lang gehegte Vermutung bestätigt werden.

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Damit lässt sich zum ersten Mal die Vorgeschichte einer Supernova rekonstruieren. Das Doppelsternsystem bestand anfangs aus zwei massereichen Sternen, in dem der größere der beiden die fünfzehnfache Masse der Sonne besaß, während der kleinere 14 mal mehr Masse als sie hatte. Beide umkreisten sich in etwa sechs Jahren einmal. Allerdings verbrauchte der größere der beiden Sterne seinen "Brennvorrat" schneller als sein Begleiter und entwickelte sich schneller. Im Laufe der Zeit blähte er sich darum zu einem rötlich leuchtenden Überriesen auf, bis seine Hülle in den Anziehungsbereich seines Begleiters geriet. In den 250 Jahren vor der Explosion saugte dieser dann nahezu die gesamte Hülle des Riesensterns ab und legte dessen heliumreiche tieferen Schichten frei. Insgesamt verlor der Vorgänger der Supernova dabei rund die zehnfache Masse unserer Sonne. Als er schließlich explodierte, besaß er nur noch rund 5,5 Sonnenmassen, während sein Begleiter nun 22 Sonnenmassen besitzt.

Angesichts der nur spärlichen Beobachtungen der Phasen vor einer Supernova, sind die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature im vergangenen Monat veröffentlichen Ergebnisse für das Verständnis, wie massereiche Sterne explodieren, von ausschlaggebender Bedeutung. Stephen J. Smarrt von der Universität Cambridge meint: "Supernova-Explosionen gehören zu den Grundlagen unseres Verständnisses der Galaxienentwicklung und der Entstehung der chemischen Elemente im Universum. Es ist von grundlegender Bedeutung, welche Sterne sie erzeugen." Rolf P. Kudritzki von der Universität Hawaii, vormals Universität München, hebt die Qualität der Teleskope hervor: "Die Kombination der hervorragenden Auflösung des Hubble und die gewaltige Lichtstärke des Keck 10m-Teleskops auf Hawaii haben diese fantastische Entdeckung möglich gemacht."

In Galaxien außerhalb der Milchstraße wurden bislang 2.000 Supernovae beobachtet, die 8 verschiedenen Unterklassen zugeordnet werden können. Aber die Identifizierung, welcher Vorgängerstern welchen Explosionstyp hervorbringt, ist ungemein schwierig. In Galaxien wie M81 treten alle 100 Jahre Supernovae auf. Das Team um Stephen J. Smartt hofft in den nächsten 5 Jahren, die Zahl der bekannten Vorgängersterne von zwei auf 20 zu erhöhen.

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