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Supernova 1987A in drei Dimensionen
von Stefan Deiters
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4. August 2010

Mit dem am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO montierten Instrument SINFONI ist es Astronomen gelungen, einen dreidimensionalen Blick auf das Material zu werfen, das während einer Supernova-Explosion ins All geschleudert wurde. Das explosive Ende eines massereichen Sterns war im Jahr 1987 am Himmel zu sehen und dürfte die wohl am besten untersuchte Supernova-Explosion überhaupt sein.

Supernova 1987A

Künstlerische Darstellung der Umgebung der Supernova 1987A, wie sie nach den jüngsten Beobachtungen auszusehen scheint. Bild: ESO/L. Calçada [Großansicht]

Das nukleare Leben massereicher Sterne endet mit einer spektakulären Explosion, einer sogenannten Supernova. Dabei wird ein großer Teil des ursprünglichen Sterns ins All geschleudert, während im Zentrum ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zurückbleibt. Für kurze Zeit kann eine solche Supernova ausgesprochen hell erscheinen, so dass lichtschwache Sterne plötzlich auch mit bloßem Auge zu sehen sind.

Zu solchen mit bloßem Auge erkennbaren Supernova-Explosionen gehörte auch die Supernova 1987A, die man 1987 in der Großen Magellanschen Wolke beobachten konnte. Es war die erste Supernova seit 383 Jahren, die wieder ohne weitere Hilfsmittel zu sehen war. Wegen ihrer relativen Nähe wurde die Sternexplosion in den folgenden Jahren auch zu einem beliebten Beobachtungsziel von Astronomen, die hier die Folgen eines solchen Sternentods im Detail studieren konnten.

Dabei wurden unter anderem die Neutrinos entdeckt, die im kollabierenden stellaren Kern frei wurden und für die Explosion gesorgt hatten. Man fand den Vorgängerstern der Supernova auf alten Archivaufnahmen, spürte radioaktive Elemente und Staub auf, die alle während der Explosion entstanden sein müssen und entdeckte auch Hinweise auf einen asymmetrischen Ablauf der Supernova-Explosion.

Mit Hilfe des Instrumentes SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared), das am Very Large Telescope der ESO auf dem Gipfel des chilenischen Paranal montiert ist, gelang Astronomen nun ein noch detaillierterer Blick in den Zentralbereich der Supernova. Sie erstellten aus den Daten die erste 3D-Ansicht dieser Region. Dabei zeigte sich, dass die Explosion in manche Richtungen stärker war und schneller ablief als in andere, was zu einer unregelmäßigen Form führte.

Das erste Material, das bei der Explosion ins All geschleudert wurde, erreichte Geschwindigkeiten von etwa 100 Millionen Kilometern pro Stunde, was etwa einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Doch auch mit dieser Geschwindigkeit dauerte es zehn Jahre, bis das Material einen schon zuvor vorhandenen Ring aus Gas erreichte, der vor der Explosion von dem sterbenden Stern ins All abgestoßen wurde. Die Beobachtungen zeigten auch, dass sich eine zweite Welle aus Material mit einer zehnfach niedrigeren Geschwindigkeit vom Explosionsort ausbreitet, die von radioaktivem Material aufgeheizt wird, das während der Explosion entstanden ist.

"Wir haben die Geschwindigkeitsverteilung für das innere Auswurfmaterials der Supernova 1987A bestimmt", erläutert Karina Kjær von der Queen's University in Belfast. "Wie genau ein Stern explodiert, ist noch nicht sehr gut verstanden, aber im inneren Material der Explosion finden sich Hinweise auf die Abläufe. Wir sehen, dass das Material nicht symmetrisch ins All geschleudert wurde, sondern dass es offenbar eine Vorzugsrichtung gibt. Und diese Richtung unterscheidet sich von der, die man durch den Ring erwartet hatte."

Ein unsymmetrischer Ablauf einer Supernova-Explosion wurde jüngst auch von neuen Computersimulationen vorhergesagt. Danach sind großräumige Instabilitäten während der Explosion dafür verantwortlich. Die neuen Beobachtungen, die nur dank der Leistungsfähigkeit von SINFONI möglich wurden, liefern somit eine erste Bestätigung für diese Modelle.

"Durch ein spezielles Verfahren erhalten wir für jeden Bildpunkt Informationen über Natur und Geschwindigkeit des Gases", erläutert Kjær. "Wir haben also nicht nur ein normales Bild, sondern auch die Geschwindigkeiten entlang der Sichtlinie. Da wir aber die Zeit kennen, die seit der Explosion vergangenen ist und sich das Material störungsfrei ausbreiten konnte, können wir die Geschwindigkeit in eine Entfernung umrechnen. Das gibt uns dann einen Blick auf das Auswurfmaterial, wie man es von vorne und von der Seite sehen würde." 

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siehe auch
Supernovae: Sternexplosion im Computer - 10. Mai 2010
Supernovae: Zweiter Anlauf für massereiche Sterne - 4. Februar 2009
Chandra: Supernova beleuchtet eigene Vergangenheit - 22. August 2005
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