Diese Chandra-Röntgenaufnahme zeigt Cassiopeia A (kurz Cas A), den jüngsten Supernova-Überrest in der Milchstraße.
(Bild: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage et al.)
In einer Ecke des Nachthimmels taucht ein blendend heller Stern auf - er war noch vor wenigen Stunden nicht da, aber jetzt brennt er wie ein Leuchtfeuer.
Dieser helle Stern ist eigentlich kein Stern, zumindest nicht mehr. Der brillante Lichtpunkt ist die Explosion eines Sterns, der das Ende seines Lebens erreicht hat, auch bekannt als Supernova.
Supernovae können ganze Galaxien kurz überstrahlen und mehr Energie ausstrahlen als unsere Sonne in ihrem gesamten Leben. Sie sind auch die Hauptquelle für schwere Elemente im Universum. Nach Angaben der NASA sind Supernovae "die größte Explosion im Weltraum".
Geschichte der Supernova-Beobachtungen
Verschiedene Zivilisationen haben Supernovae aufgezeichnet, lange bevor das Teleskop erfunden wurde. Die älteste aufgezeichnete Supernova ist RCW 86, die chinesische Astronomen im Jahr 185 gesehen haben. Ihre Aufzeichnungen zeigen, dass dieser "Gaststern" laut NASA acht Monate am Himmel blieb.
Vor dem frühen 17. Jahrhundert (als Teleskope verfügbar wurden) gibt es laut Encyclopedia Britannica nur sieben aufgezeichnete Supernovae.
Was wir heute als Krebsnebel kennen, ist die berühmteste dieser Supernovae. Chinesische und koreanische Astronomen haben diese Sternexplosion 1054 in ihren Aufzeichnungen aufgezeichnet, und die südwestlichen amerikanischen Ureinwohner haben sie möglicherweise auch gesehen (laut Felsmalereien in Arizona und New Mexico). Die Supernova, die den Krebsnebel bildete, war so hell, dass Astronomen sie tagsüber sehen konnten.
Andere Supernovae, die vor der Erfindung des Teleskops beobachtet wurden, traten 393, 1006, 1181, 1572 (untersucht vom berühmten Astronomen Tycho Brahe) und 1604 auf. Brahe schrieb über seine Beobachtungen des "neuen Sterns" in seinem Buch "De nova stella". "woraus der Name" nova "entstand. Eine Nova unterscheidet sich jedoch von einer Supernova. Beides sind plötzliche Helligkeitsausbrüche, wenn heiße Gase nach außen geblasen werden, aber für eine Supernova ist die Explosion katastrophal und bedeutet laut Encyclopedia Britannica das Ende des Lebens des Sterns.
Der Begriff "Supernova" wurde erst in den 1930er Jahren verwendet. Seine erste Verwendung erfolgte durch Walter Baade und Fritz Zwicky am Mount Wilson Observatory, die es im Zusammenhang mit einem von ihnen beobachteten explosiven Ereignis namens S Andromedae (auch bekannt als SN 1885A) verwendeten. Es befand sich in der Andromeda-Galaxie. Sie schlugen auch vor, dass Supernovae auftreten, wenn gewöhnliche Sterne in Neutronensterne zusammenfallen.
In der Neuzeit war eine der bekanntesten Supernovae SN 1987A aus dem Jahr 1987, die noch von Astronomen untersucht wird, weil sie sehen können, wie sich eine Supernova in den ersten Jahrzehnten nach der Explosion entwickelt.
Sterntod
Im Durchschnitt tritt eine Supernova etwa alle 50 Jahre in einer Galaxie von der Größe der Milchstraße auf. Anders ausgedrückt, irgendwo im Universum explodiert jede Sekunde ein Stern, und einige davon sind nicht weit von der Erde entfernt. Vor etwa 10 Millionen Jahren schuf eine Gruppe von Supernovae die „Local Bubble“, eine 300 Lichtjahre lange, erdnussförmige Gasblase im interstellaren Medium, das das Sonnensystem umgibt.
Wie genau ein Stern stirbt, hängt zum Teil von seiner Masse ab. Unsere Sonne hat zum Beispiel nicht genug Masse, um als Supernova zu explodieren (obwohl die Nachrichten für die Erde immer noch nicht gut sind, denn sobald der Sonne der Kernbrennstoff ausgeht, schwillt sie vielleicht in ein paar Milliarden Jahren an in einen roten Riesen, der wahrscheinlich unsere Welt verdampfen wird, bevor er sich allmählich zu einem weißen Zwerg abkühlt). Aber mit der richtigen Menge an Masse kann ein Stern in einer feurigen Explosion ausbrennen.
Ein Stern kann auf zwei Arten Supernova werden:
- Supernova Typ I: Stern sammelt Materie von einem Nachbarn in der Nähe an, bis sich eine außer Kontrolle geratene Kernreaktion entzündet.
- Supernova Typ II: Stern hat keinen Kernbrennstoff mehr und kollabiert unter seiner eigenen Schwerkraft.
Typ II Supernovae
Schauen wir uns zuerst den aufregenderen Typ II an. Damit ein Stern als Supernova vom Typ II explodieren kann, muss er um ein Vielfaches massereicher sein als die Sonne (Schätzungen gehen von acht bis 15 Sonnenmassen aus). Wie die Sonne wird ihr irgendwann der Wasserstoff und dann der Heliumbrennstoff im Kern ausgehen. Es wird jedoch genug Masse und Druck haben, um Kohlenstoff zu schmelzen. Folgendes passiert als nächstes:
- In der Mitte bilden sich allmählich schwerere Elemente, die sich wie eine Zwiebel schichten, wobei die Elemente zur Außenseite des Sterns hin leichter werden.
- Sobald der Kern des Sterns eine bestimmte Masse (die Chandrasekhar-Grenze) überschreitet, beginnt der Stern zu implodieren (aus diesem Grund werden diese Supernovae auch als Kernkollaps-Supernovae bezeichnet).
- Der Kern erwärmt sich und wird dichter.
- Schließlich prallt die Implosion vom Kern zurück und stößt das Sternmaterial in den Weltraum aus, wodurch die Supernova gebildet wird.
Was übrig bleibt, ist ein ultradichtes Objekt namens Neutronenstern, ein Objekt in Stadtgröße, das die Masse der Sonne auf kleinem Raum packen kann.
Es gibt Unterkategorien von Typ-II-Supernovae, die anhand ihrer Lichtkurven klassifiziert werden. Das Licht der Supernovae vom Typ II-L nimmt nach der Explosion stetig ab, während das Licht vom Typ II-P eine Zeit lang konstant bleibt, bevor es abnimmt. Beide Typen haben in ihren Spektren die Signatur von Wasserstoff.
Sterne, die viel massereicher sind als die Sonne (etwa 20 bis 30 Sonnenmassen), könnten nach Ansicht der Astronomen nicht als Supernova explodieren. Stattdessen kollabieren sie und bilden schwarze Löcher.
Typ I Supernovae
Supernovae vom Typ I weisen in ihren Lichtspektren keine Wasserstoffsignatur auf.
Es wird allgemein angenommen, dass Supernovae vom Typ Ia von weißen Zwergsternen in einem engen binären System stammen. Während sich das Gas des Begleitsterns auf dem Weißen Zwerg ansammelt, wird der Weiße Zwerg zunehmend komprimiert und löst schließlich eine außer Kontrolle geratene Kernreaktion aus, die schließlich zu einem katastrophalen Ausbruch der Supernova führt.
Astronomen verwenden Supernovae vom Typ Ia als "Standardkerzen", um kosmische Entfernungen zu messen, da angenommen wird, dass alle an ihren Spitzen mit gleicher Helligkeit lodern.
Supernovae vom Typ Ib und Ic unterliegen ebenso wie Supernovae vom Typ II einem Kernkollaps, haben jedoch den größten Teil ihrer äußeren Wasserstoffhüllen verloren. 2014 entdeckten Wissenschaftler den schwachen, schwer zu lokalisierenden Begleitstern einer Supernova vom Typ Ib. Die Suche dauerte zwei Jahrzehnte, da der Begleitstern viel schwächer leuchtete als die helle Supernova.
Auf frischer Tat ertappt
Jüngste Studien haben herausgefunden, dass Supernovae wie riesige Lautsprecher vibrieren und ein hörbares Summen abgeben, bevor sie explodieren.
Im Jahr 2008 haben Wissenschaftler beim ersten Explodieren eine Supernova gefangen. Während die Astronomin Alicia Soderberg auf ihren Computerbildschirm blickte, erwartete sie den kleinen leuchtenden Fleck einer einmonatigen Supernova. Aber was sie und ihre Kollegin stattdessen sahen, war ein seltsamer, extrem heller fünfminütiger Röntgenstrahl.
Mit dieser Beobachtung wurden sie die ersten Astronomen, die beim Explodieren einen Stern fingen. Die neue Supernova wurde SN 2008D genannt. Weitere Studien haben gezeigt, dass die Supernova einige ungewöhnliche Eigenschaften hatte.
"Unsere Beobachtungen und Modellierungen zeigen, dass dies ein eher ungewöhnliches Ereignis ist, um besser verstanden zu werden als ein Objekt, das an der Grenze zwischen normalen Supernovae und Gammastrahlenausbrüchen liegt", so Paolo Mazzali, italienischer Astrophysiker am Padova Observatory und Max- Das Planck-Institut für Astrophysik teilte Space.com 2008 in einem Interview mit.
Zusätzliche Berichterstattung von Elizabeth Howell und Nola Taylor Redd, Mitwirkende von Space.com
Zusätzliche Ressourcen
- In der Zeitschrift Science diskutieren Astronomen "Die Metamorphose von Supernova SN 2008D".
- In Astronomy & Astrophysics arbeiteten Astronomen an einem Artikel mit dem Titel "Einschränkungen der hochenergetischen Neutrinoemission von SN 2008D".
- Eine Pressemitteilung der NASA aus dem Jahr 2008 kündigt die Beobachtung einer explodierenden Supernova an.
