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Die erste Supernova ihrer Art
von Stefan Deiters
astronews.com
4. Dezember 2009
Eine 2007 beobachtete Supernova könnte sich als Glücksfall
für die Astronomen erweisen. Die ungewöhnlich helle und langleuchtende Supernova
entstand vermutlich durch die Explosion eines äußerst massereichen Sterns, wie
es sie im frühen Universum sehr häufig gegeben haben muss. Es scheint sich zudem
um einen schon lange theoretisch vorhergesagten, aber erst jetzt erstmals
sicher beobachteten Explosionstyp zu handeln.
So könnte die Supernova SN 2007bi aus der
Nähe ausgesehen haben.
Bild: NASA |
Die Supernova SN 2007bi wurde 2007 von der Nearby Supernova
Factory am Lawrence Berkeley National Laboratory entdeckt und in den folgenden 18
Monaten mit Hilfe des Keck-Teleskops auf Hawaii und des Very Large Telescope
der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile intensiv studiert. Es stellte sich
heraus, dass ein ungewöhnlich massereicher Stern für die Explosion
verantwortlich gewesen sein muss.
"Allerdings blieb bei der Explosion nicht ein Schwarzes Loch zurück, wie bei
anderen massereichen Sternen", erläutert Alex Fillipenko von der University of
California in Berkeley, der an der Analyse der Daten beteiligt war. "Stattdessen
kam es im Inneren des Sterns zu einer unkontrollierten Reaktion, die den gesamten Stern
zerstörte. Diese Möglichkeit war bereits vor einigen Jahrzehnten von
Theoretikern vorhergesagt, bislang aber nie beobachtet worden."
Der Vorläuferstern von SN 2007bi, so die Schlussfolgerungen der Forscher,
muss eine Masse von mindestens der 200-fachen Masse der Sonne gehabt und zudem
fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium bestanden haben - ganz wie die
ersten Sterne im Universum. Die Supernova dürfte somit das erste bestätigte
Exemplar einer Paar-Instabilitäts-Supernova sein. Dabei sorgen "in der extremen
Hitze im Inneren des Sterns hochenergetische Gammastrahlen für die Entstehung
von Elektronen und Positronen, durch die der Druck verringert wird, der den Kern
des Sterns sonst vor dem Kollaps bewahrt", erklärt Peter Nugent vom
Berkeley National Laboratory.
SN 2007bi war den Astronomen bei einer automatischen Suche im Rahmen des
PALOMAR-Quest Survey ins Netz gegangen und von den Mitgliedern der Nearby
Supernova Factory schnell als ungewöhnliche Supernova identifiziert worden. Das Team
hat bereits nahezu Tausend dieser Sternexplosionen gründlich untersucht, sich
aber vor allem auf die Supernovae vom Typ Ia konzentriert, weil diese als
sogenannte Standardkerzen bei der Entfernungsbestimmung im All eine wichtige
Rolle spielen.
"Die unkontrollierte thermonukleare Explosion, die der Kern von SN 2007bi
durchgemacht hat, erinnert an die Explosionen von Weißen Zwergen, wenn diese als
Supernova Ia explodieren", so Fillipenko. "Allerdings war diese Explosion
deutlich energiereicher." Die Astronomen glauben, dass sie mindestens zehn Mal
heller war als eine normale Supernova vom Typ Ia.
Computermodelle, deren Resultate mit den Beobachtungsdaten verglichen wurden,
ließen dann keinen Zweifel daran, was sich im Inneren von SN 2007bi abgespielt
haben muss, als es zur Explosion kam. "Das Innere des Sterns bestand am Ende
seines Sternenlebens aus Sauerstoff und war extrem heiß", erklärt Fillipenko. "Die energiereichsten Photonen verwandelten sich hier in
Elektron-Positron-Paare, dadurch verringerte sich der Druck im Kern, was zum
Kollaps führte. So kam es zu einer unkontrollierten nuklearen Explosion, wodurch
große Mengen an radioaktiven Nickel entstanden. Durch dessen Zerfall wurde das
ausgestoßene Gas mit Energie versorgt, was die lange Sichtbarkeit der Supernova
erklärt."
Die Entdeckung dieser ersten Paar-Instabilitäts-Supernova in einer
Zwerggalaxie ist für die Astronomen ein bedeutender Fund. Zwerggalaxien sind relativ klein und leuchtschwach und enthalten
nur wenige Elemente, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Sie gelten daher als Modell des frühen Universums.
Die Astronomen hoffen nun auf die Entdeckung weiterer Supernovae wie SN 2007bi -
eventuell auch aus dem noch jungen Weltall. Die Explosion der massereichen Sterne
dort sollte sich nämlich deutlich leichter beobachten lassen als die Sterne
selbst.
Die Wissenschaftler berichteten über ihre Analysen in der aktuellen Ausgabe
der Wissenschaftszeitschrift Nature.
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