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SPITZER
Staubiger Supernova-Überrest
von Stefan Deiters
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21. Dezember 2007

Das Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer hat um den Supernova-Überrest Cassiopeia A gewaltige Mengen an Staub entdeckt. Zusammengenommen würde der Staub die Masse der Erde um das 10.000-fache übertreffen. Für die Forscher ist der Fund wichtig zur Klärung der Frage, woher der erste Staub im Universum kam, der die Entstehung von Sternen und Planeten wie wir sie kennen erst möglich machte.

Kassiopeia A

Der Supernova-Überrest Cassiopeia A in einer Aufnahme des Weltraumteleskops Spitzer. Staub ist rötlich dargestellt. In gelben Bereichen vermischt sich Argon-Gas (grün) mit dem Staub. Silizium-Gas erscheint bläulich.  Bild: NASA / JPL-Caltech

Die jetzt veröffentlichten Beobachtungen des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer sind der bislang wichtigste Hinweis zur Klärung der Frage, woher der Staub im frühen Universum kam. Lange Zeit hatten Astronomen schon Explosionen einer ersten Sternengeneration als Staublieferanten im Verdacht, doch konnte man bislang keinen wirklichen Beweis dafür finden, dass bei einer solchen Supernova tatsächlich größere Staubmengen entstehen. Doch das hat sich jetzt geändert: Rund um den Supernova-Überrest Cassiopeia A spürte Spitzer so viel Staub auf, dass er zusammengenommen etwa die 10.000-fache Masse der Erde hätte.

"Nun können wir zweifelsfrei sagen, dass Staub, und zwar eine Menge Staub, in dem Material entstanden ist, was bei der Cassiopeia A-Explosion ins All geschleudert wurde", erläutert Jeonghee Rho vom Spitzer Science Center der NASA am California Institute of Technology in Pasadena. "Der Fund gelang nur, weil Cassiopeia A in unserer eigenen Galaxie liegt und deswegen nahe genug war, um den Überrest im Detail zu studieren." Rho und ihr Team veröffentlichen die Ergebnisse ihrer Beobachtungen in einem Artikel, der im Januar 2008 in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal erscheinen wird.

Staub ist im Weltall enorm wichtig und findet sich praktisch überall - in unserer direkten Umgebung genauso wie im ganz jungen Universum viele Milliarden Lichtjahre entfernt. Heute entsteht Staub durch sterbende sonnenähnliche Sterne. Im jungen Universum jedoch muss es andere Quellen gegeben haben, da sonnenähnliche Sterne damals noch nicht lange genug existierten. Staub wird aber benötigt, damit Sterne wie wir sie heute kennen, überhaupt entstehen können.

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So kamen die Astronomen schnell auf den Gedanken, dass Supernovae, also die Explosionen von massereichen Sternen, eine Rolle bei der Staubproduktion gespielt haben könnten - und zwar ´Supernovae massereicher Sterne der ersten Sternengeneration. Die Astronomen nennen diese Sternengeneration "Population 3" und es sind die einzigen Sterne, die ohne Staub entstanden sind.  Darüber hinaus kann Staub auch noch durch andere Objekte entstehen, etwa in Quasaren. Entsprechende Hinweise hatte Spitzer im Oktober gefunden (astronews.com berichtete).

Rho und ihre Kollegen untersuchten den 11.000 Lichtjahre entfernten Supernova-Überrest Cassiopeia A. Dieser liegt zwar nicht im jungen Universum, ist uns dafür aber so nahe, dass man mit Hilfe von Spitzer die Frage beantworten können sollte, ob eine Supernova überhaupt hinreichend Mengen an Staub produziert, um als Staubproduzent in Frage zu kommen. "Da man mit Spitzer Staub sehr gut beobachten kann, konnten wir eine detaillierte Karte über die Verteilung von Staub in der gesamten Struktur machen", erläutert Rho.

Eines fiel den Astronomen dabei sofort auf: Der Staub befand sich genau dort, wo auch das Gas war, das bei der Explosion ins All geschleudert wurde. Das war für die Forscher ein eindeutiger Hinweis darauf, dass der Staub im Auswurfmaterial entstanden ist. "Staub entsteht zwischen einigen und einigen Hundert Tagen nach solchen Explosionen, wenn die Temperatur des Gases und der anderen Materialien zurückgeht", erläutert Teammitglied Takashi Kozasa von der Hokkaido-Universität in Japan. 

Aller entdeckter Staub zusammen macht ungefähr die 10.000-fache Masse der Erde aus. Nach Ansicht der Forscher könnten damit entsprechende Supernovae tatsächlich für fast den gesamten Staub im jungen Universum verantwortlich sein. Der noch fehlende Anteil könnte eventuell kälterer Staub sein, den Spitzer bei Cassiopeia A nicht erkennen konnte. Allerdings, so Rho, seien weitere detaillierte Studien nötig, um die Staubfrage abschließend zu klären. So wisse man beispielweise sehr wenig darüber, wie schnell Staub wieder zerstört wird. Dies sei aber wichtig, um festzulegen, wie viel Staub überhaupt entstanden sein muss, um den Staub im jungen Universum zu klären. 

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siehe auch
Spitzer: Schwarzes Loch bläst Staub ins All - 10. Oktober 2007
Cassiopeia A: Ein recht lebendiger "toter" Stern - 10. Juni 2005
Supernovae: Woher stammt der Staub im frühen Universum? - 17. Dezember 2004
Chandra: Wiedersehen mit Cassiopeia A - 31. August 2004
Hubble Heritage: Farbenpracht in Cassiopeia A - 4. Juli 2002
XMM-Newton: Scharfer Blick auf Supernova-Überrest - 29. November 2001
Links im WWW
Spitzer Space Telescope
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