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Sternexplosionen und starke Magnetfelder
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR)
astronews.com
9. Juli 2020
Massereiche Sterne beenden ihr nukleares Leben in einer
gewaltigen Explosion - einer Supernova. Dabei sollte die Energie eigentlich in
alle Richtungen gleichmäßig ins All geschleudert werden, doch ist dies nicht
das, was man beobachtet: Viele Supernova-Überreste scheinen sich entlang einer
Achse auszubreiten. Nun haben Forschende in Paris eine Lösung für dieses Rätsel
gefunden.
Der wohl bekannteste Supernova-Überrest: der
Krebsnebel im Sternbild Stier.
Bild: NASA, ESA und Allison Loll/Jeff Hester
(Arizona State University) / Davide De Martin
(ESA/Hubble) [Großansicht] |
Eine Supernova entsteht, wenn einem Stern der "Brennstoff" ausgeht und er
beim Sterben eine gewaltige Explosion erzeugt, die Stoßwellen im umgebenden
interstellaren Medium verursacht. Diese Stoßwellen, die als Supernova-Überreste
bekannt sind, legen über Tausende von Jahren riesige Entfernungen zurück.
Bisherige Modelle sagen voraus, dass sich diese Überreste kugelsymmetrisch
bewegen sollten, da die Energie während der Explosion in alle Richtungen des
Alls geschleudert wird. Teleskopaufnahmen zeigen jedoch, dass diese Erwartung
nicht erfüllt wird. Zum Beispiel ist der Supernova-Überrest G296.5+10.0 nur
entlang seiner vertikalen Achse symmetrisch ausgebildet. In der Forschung gibt
es einige Hypothesen, um diese Beobachtungen zu erklären, doch bis jetzt erwies
es sich stets als zu schwierig, sie zu testen.
Paul Mabey von der École Polytechnique und seine internationalen
Mitstreiter von der Universität Oxford, dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
(HZDR) und dem Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (CEA)
reproduzierten dieses astrophysikalische Phänomen in viel kleinerem Maßstab im
Labor, um das Rätsel aufzuklären. Dazu bediente sich das Team der gepulsten
Hochleistungslaser des Intense Lasers Lab (LULI) auf dem Campus der
École Polytechnique.
Die Wissenschaftler verwendeten zum Test verschiedener Hypothesen ein starkes
Magnetfeld, rund zweihunderttausend Mal stärker als das von der Erde generierte.
Sie fanden heraus, dass sich die Stoßwelle beim Anlegen dieses Feldes bevorzugt
in nur einer Richtung ausdehnte. Die Ergebnisse unterstützen die Idee, dass ein
großes Magnetfeld um G296.5+10.0 herum vorhanden und für seine aktuelle Form
verantwortlich ist.
Die extremen Magnetfelder an der École Polytechnique, die eine
Stärke von zehn Tesla erreichen, stammen von einer sogenannten Helmholtz-Spule,
die Wissenschaftler vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden und dem Institut für
Strahlenphysik des HZDR gemeinsam entwickelt und gebaut haben und die nahezu
homogene Magnetfelder erzeugt. Die Spule wurde von einem
Hochspannungs-Impulsgenerator gespeist, der ebenfalls am Dresdner
Forschungszentrum entwickelt wurde und jetzt dauerhaft am LULI steht.
Es ist vor allem die technologische Entwicklung dieser einzigartigen
Instrumente, die derart extreme Bedingungen ermöglicht, wie sie sonst nur in den
Weiten des Universums zu finden sind: Sie versetzt die Forscher in die Lage,
Phänomene wie Supernova-Explosionen oder neuartige Anwendungen in der
Laborastrophysik zu untersuchen.
Die Astrophysiker hoffen nun, gegenwärtige und zukünftige Beobachtungen von
Supernova-Überresten nutzen zu können, um Stärke und Richtung von Magnetfeldern
im gesamten Universum zu bestimmen. Darüber hinaus hat das Team bereits mit der
Planung zukünftiger Experimente am LULI begonnen, um diese Systeme im Labor
genauer zu untersuchen.
Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Astrophysical Journal erschienen ist.
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