HUBBLE
Supernova vor über neun Milliarden Jahren
von Stefan Deiters
astronews.com
18. Januar 2012

Mithilfe des Weltraumteleskops Hubble haben Astronomen das schwache Leuchten einer Explosion aufgespürt, die sich vor mehr als neun Milliarden Jahren ereignet hat. Die Entdeckung dieser entfernten Supernova ist das Resultat einer ambitionierten Himmelsdurchmusterung, durch die die Wissenschaftler mehr über die mysteriöse Dunkle Energie in Erfahrung bringen wollen.

Ein Ausschnitt des Hubble Ultra Deep Field (oben), in dem die Astronomen nach Supernovae gesucht haben. Der Bereich, in dem SN Primo schließlich entdeckt wurde, ist markiert und unten vergrößert dargestellt. Unten rechts ist die Supernova zu sehen, links der gleiche Bildausschnitt ohne Supernova. Bild: NASA, ESA, A. Riess (Space Telescope Science Institute und The Johns Hopkins University) und S. Rodney (The Johns Hopkins University)  [Großansicht]

"Seit mehreren Jahrzehnten vertrauen Astronomen schon auf die Leistungsfähigkeit von Hubble, um hinter die Geheimnisse des Universums zu kommen", so John Grunsfeld, der wissenschaftliche Adminstrator der NASA. "Die neuen Beobachtungen bauen auf den revolutionären Untersuchungen mit Hubble auf, die 2011 den Physik-Nobelpreis gewonnen haben und könnten uns helfen, die Natur der Dunklen Energie besser zu verstehen, die dafür sorgt, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt." Grunsfeld hatte seine Position als NASA-Chefwissenschaftler erst am 4. Januar übernommen und kennt das Hubble-Weltraumteleskop wohl besser als die meisten Mitarbeiter der NASA in Washington - in seiner Zeit als Astronaut hat er Hubble schließlich drei Mal einen Besuch abgestattet und das Teleskop bei insgesamt acht Außenbordeinsätzen wieder auf Vordermann gebracht.

Bei der Sternexplosion, die von den Astronomen den Spitznamen SN Primo erhalten hat, handelt es sich um eine Supernova vom Typ Ia. Sie entstehen nach Ansicht der Wissenschaftler in der Regel dann, wenn ein Weißer Zwergstern, also der ausgebrannte Überrest eines normalen Sterns, zu viel Material von einem nahen Begleiter aufgesammelt und dadurch eine kritische Masse überschritten hat. Bei SN Primo handelt es sich um die bislang am weitesten entfernte Supernova-Explosion dieses Typs, deren Entfernung mit Hilfe spektroskopischer Messungen bestätigt werden konnte.

Die Entdeckung gelang im Rahmen eines dreijährigen Hubble-Projekts zur Suche nach weit entfernten Supernova-Explosionen vom Typ Ia. Die Astronomen wollen so herausfinden, ob diese Supernovae auch in dieser Entfernung als verlässlicher Entfernungsindikator dienen können. Die Galaxien, die Hubble dabei im Visier hat, sehen wir zu einer Zeit, in der das Universum gerade einmal ein Drittel seines heutigen Alters von rund 13,7 Milliarden Jahren hatte. Verwendet wird dazu die neue Wide Field Camera 3 des Weltraumteleskops.

"Bei unserer Suche nach Supernovae waren wir bereits so weit gegangen, wie es im optischen Bereich des Lichts möglich war", erläutert Projektleiter Adam Riess vom Space Telescope Science Institute und der Johns Hopkins University. "Aber das war nur der Anfang von dem, was im Infraroten möglich ist. Diese Entdeckung beweist, dass wir die Wide Field Camera 3 verwenden können, um Supernovae im entfernten Universum zu suchen."

Um die Sternexplosionen aufzuspüren, machte das Team über mehrere Monate zahlreiche Bilder einer Himmelsregion im nahen Infrarot und sucht darauf nach dem Aufleuchten einer Explosion. Im Oktober 2010 wurden sie schließlich fündig. Sie nutzten dann das Spektrometer der Wide Field Camera 3, um die genaue Entfernung von SN Primo zu bestimmen und auch mit Hilfe der spektralen Signatur zu verifizieren, dass es sich tatsächlich um eine Supernova vom Typ Ia handelt. Außerdem wurde SN Primo in den folgenden acht Monaten immer wieder aufgenommen, so dass man sehen konnte, wie die Explosionsreste langsam immer leuchtschwächer wurden.

Durch ihre Suche nach entfernten Supernovae vom Typ Ia wollen die Wissenschaftler feststellen, wie häufig diese Explosionen im frühen Universum waren. Daraus könnten sich dann auch Rückschlüsse auf den Mechanismus ziehen lassen, der für die Explosion verantwortlich war. "Wenn wir im frühen Universum einen Abfall der Zahl der Supernovae feststellen, könnte das bedeuten, dass es einige Zeit braucht, um eine Supernova vom Typ Ia zu ermöglichen", erklärt Teammitglied Steve Rodney von der Johns Hopkins University. "Eventuell hatten die Sterne in dieser Epoche noch nicht ausreichend Zeit, um sich bis zur Explosion zu entwickeln. Sollten Supernovae allerdings sehr schnell entstehen, sollten wir auch viele von ihnen im jungen Universum beobachten können. Jede Supernova ist einzigartig, es ist also möglich, dass es unterschiedliche Wege gibt, die zu einer solchen Explosion führen."

Für den Fall, dass die Astronomen feststellen, dass entfernte Supernovae vom Typ Ia anders aussehen als erwartet, könnten sie mit Hilfe der Durchmusterung versuchen, die genauen Abweichungen zu ermitteln, um so die Messungen über die Dunkle Energie zu präzisieren. Vor 13 Jahren hatten Wissenschaftler mit Hilfe von Supernova-Explosionen vom Typ Ia festgestellt, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt und dafür eine "Dunkle Energie" verantwortlich gemacht. Die Erkenntnis wurde im vergangenen Jahr mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Über die Entdeckung und Beobachtung von SN Primo berichteten die Astronomen in der vergangenen Woche auf einer Tagung der American Astronomical Society. Die Arbeit wird auch in einem Fachartikel beschrieben, der bald im Astrophysical Journal erscheinen wird.