HUBBLE
Neuer Entfernungsrekord für Supernova
von Stefan Deiters
astronews.com
5. April 2013

Astronomen ist es mithilfe des Weltraumteleskops Hubble gelungen, eine Supernova vom Typ Ia in neuer Rekordentfernung zu beobachten. Die Explosion ereignete sich vor über zehn Milliarden Jahren und damit zu einer Zeit, in der im noch jungen Universum gerade mit hoher Rate neue Sterne entstanden sind. Typ-Ia-Supernovae gelten als bedeutende Entfernungsindikatoren in der Astronomie.

Die Supernova SN UDS10Wil. Die drei Bilder unten verdeutlichen, wie die Supernova gefunden wurde: Das Bild links zeigt die Galaxie ein Jahr vor der Supernova, in der Mitte ist die Galaxie mit der Supernova zu sehen. Sie ist allerdings erst zu erkennen, wenn man das linke Bild von dem in der Mitte subtrahiert. Das Ergebnis ist das rechte Bild. Bild: NASA, ESA, A. Riess (STScI und JHU), und D. Jones und S. Rodney (JHU) [Großansicht]

Die jetzt aufgespürte Supernova mit der Bezeichnung SN UDS10Wil gehört zu einer besonderen Klasse von Sternexplosionen, die Astronomen als Supernovae vom Typ Ia bezeichnen und die als kosmische Entfernungsmesser von großer Bedeutung sind. Beobachtungen solcher Supernova-Explosionen ist beispielsweise die Entdeckung der mysteriösen Dunklen Energie zu verdanken, die für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich gemacht wird.

"Dieser neue Entfernungsrekordhalter öffnet uns ein Fenster ins frühe Universum und liefert damit wichtige Hinweise darauf, wie diese Supernovae entstehen", meint David O. Jones von der Johns Hopkins University im US-Bundesstaat Baltimore, der auch Erstautor eines Fachartikels über die Entdeckung ist, der im Mai im Astrophysical Journal erscheinen wird. "In dieser Epoche können wir Theorien testen, die uns verraten, wie zuverlässig diese Explosionen für unser Verständnis von der Entwicklung des Universums und seine Ausdehnung sind."

Seit längerem gibt es in Fachkreisen eine Diskussion  darüber, was genau der Auslöser für eine Supernova vom Typ Ia ist (astronews.com berichtete wiederholt). Es gibt derzeit zwei rivalisierende Modelle: Bei einer Variante zieht ein Weißer Zwergstern, also ein ausgebrannter Sternenrest, so lange Material von einem nahen Begleiter ab, bis eine kritische Masse erreicht ist und der Zwergstern explodiert. Die zweite Variante macht die Kollision von zwei Weißen Zwergsternen für die Explosionen verantwortlich - ein Szenario, das auch von den neuen Beobachtungen unterstützt wird.

Die Entdeckung gelang im Rahmen des dreijährigen Hubble-Beobachtungsprogramms CANDELS+CLASH Supernova Project, das im Jahr 2010 begonnen wurde. Ziel war es, möglichst weit entfernte Supernovae vom Typ Ia aufzuspüren, um herausfinden zu können, ob sich ihr Verhalten im Laufe der Entwicklung des Universums irgendwie verändert hat.

Bislang wurden durch das Programm mehr als 100 Supernovae entdeckt, die vor 2,4 bis vor über zehn Milliarden Jahren explodiert sind. Bei acht dieser Entdeckungen handelte es sich um Supernovae vom Typ Ia, die vor mehr als neun Milliarden Jahren explodiert waren - darunter der neue Rekordhalter. Durch ihn wird der aktuelle Rekord um rund vier Prozent, entsprechend etwa 350 Millionen Jahren, weiter in die Vergangenheit gerückt.

Für ihre Suche hat das Team über drei Jahre etwa alle 50 Tage Aufnahmen einer bestimmten Himmelsregion im nahen Infrarot gemacht und darauf nach dem schwachen Leuchten einer Supernova gefahndet. Nachdem SN UDS10Wil im Dezember 2010 entdeckt worden war, nutzten die Astronomen das Spektrometer der Wide Field Camera 3 an Bord von Hubble sowie das Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO, um die Entfernung der Explosion zu messen und den Typ der Supernova zu bestimmen.

"Dieses neue Ergebnis ist ein bedeutender Schritt vorwärts bei unserer Untersuchung von Supernovae und des entfernten Universums", so Jens Hjorth vom Dark Cosmology Center des Niels Bohr Institute an der Universität im dänischen Kopenhagen. "Wir können nun mit der Erforschung der Sterne beginnen, die für die gewaltigen Explosionen verantwortlich sind."

Die bisherigen Untersuchungen ergaben einen deutlichen Abfall der Supernova-Typ-Ia-Rate in der Zeit vor 7,5 bis mehr als zehn Milliarden Jahren. Dies - zusammen mit der Entdeckung einer so weit entfernten Supernova vom Typ Ia - würde, so die an der Studie beteiligten Forscher, für das Kollisionsmodell von zwei Weißen Zwergen sprechen. Das andere Szenario sagt nämlich eine relativ hohe Rate von solchen Explosionen im frühen Universum voraus.

Zu wissen, was genau Supernovae vom Typ Ia auslöst, ist auch wichtig, um die Geschichte der Anreicherung des Universums mit schweren Elementen besser zu verstehen. Die explodierenden Sterne dürften nämlich beispielsweise für etwa die Hälfte des Eisens im Universum verantwortlich sein - ein Stoff, der bei der Entstehung von Planeten und damit auch des Lebens eine wichtige Rolle spielt.