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HERSCHEL
Explodierende Sterne als Staubproduzenten
von Stefan Deiters
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8. Juli 2011

Bei der Explosion von Sternen entsteht deutlich mehr Staub als bislang vermutet worden war. Dies schließen Astronomen aus neuen Beobachtungen mit dem Infrarot-Weltraumteleskop Herschel der europäischen Weltraumagentur ESA. Mit Herschel hatten sie in der Großen Magellanschen Wolke eine überraschende Entdeckung gemacht.

Herschel

Das europäische Weltraumteleskop Herschel. Bild: ESA / C. Carreau

SN 1987A

Herschels Blick auf Supernova 1987A (links) im Vergleich zu einer Aufnahme mit dem Weltraumteleskop Hubble (rechts). Bild: ESA / Herschel / PACS / SPIRE / NASA-JPL / Caltech / UCL / STScI und das Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA/ESA) [Großansicht]

Staub mag im Haushalt eine Plage sein und auch so manche astronomische Beobachtung stören, doch Staub ist gleichzeitig auch ein wichtiger Grundbaustein für die Entstehung von Sternen, Planeten und schließlich auch von Leben. Die Entstehung von Staub im Universum ist daher von großem wissenschaftlichen Interesse. Mit Hilfe des europäischen Infrarot-Weltraumteleskops Herschel könnte Astronomen nun eine wichtige Entdeckung gelungen sein, die auch ein Rätsel aus der Anfangszeit des Universums lösen helfen könnte: Explodierende Sterne, also Supernovae, produzieren deutlich mehr Staub als angenommen.

Die Entdeckung gelang den Astronomen, als sie mit Herschel die Wärmestrahlung von kaltem Staub in der Großen Magellanschen Wolke kartierten, einer Satellitengalaxie unserer Milchstraße. Dieser kalte Staub sendet seine Strahlung im fernen Infrarot aus, einem Wellenlängenbereich auf dessen Beobachtung Herschel spezialisiert ist. An der Stelle, an der im Februar 1987 eine Supernova zu beobachten war - die berühmte Supernova 1987A - registrierte Herschel einen Lichtfleck.

Die sich ausbreitenden Überreste der Supernova 1987A wurden in den vergangenen Jahren von unzähligen Teleskopen untersucht (astronews.com berichtete wiederholt). Herschel konnte nun aber die ersten eindeutigen Beobachtungen der Region im fernen Infrarot machen. Sie zeigten, dass sich hier kalte Staubkörner mit einer Temperatur von rund -250 Grad Celsius befinden müssen, die etwa 200-mal mehr Energie abstrahlen als die Sonne. "Der Supernova-Überrest war im Infraroten deutlich heller als wir das erwartet hatten", erklärt Mikako Matsuura vom University College London, die auch Erstautorin eines Fachartikels über die Beobachtungsergebnisse ist. 

Aus der Helligkeit des Supernova-Überrests im Infraroten schätzen die Astronomen die dort vorhandene Staubmenge ab und erlebten die nächste Überraschung. Offenbar befand sich rund um den Ort von Supernova 1987A etwa 1.000-mal mehr Staub als eigentlich erwartet worden war. Aus der dort vorhandenen Staubmenge ließen sich rund 200.000 erdgroße Planeten formen.

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Das Resultat ist deswegen von Bedeutung, da die schweren, im Staub enthaltenen Atome wie Kohlenstoff, Silizium, Sauerstoff und Eisen nicht während des Urknalls entstanden sind und sich somit erst später gebildet haben müssen. Obwohl ihr Anteil im Universum äußerst gering ist, spielen sie doch beispielsweise im Sonnensystem eine wichtige Rolle: Sie sind der Hauptbestandteil von Gesteinsplaneten wie der Erde und spielten eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens. Dies erklärt auch, warum Astronomen manchmal sagen, dass wir alle aus Sternenstaub bestehen.

Wo der Staub im Universum allerdings herkommt, ist bislang noch nicht vollständig verstanden. Das gilt insbesondere dann, wenn man ins junge Universum zurückblickt. Heute scheint ein großer Teil des Staubs von alten roten Riesensternen zu stammen, doch waren diese im jungen Universum noch nicht vorhanden - der Staub allerdings schon.

Dank Herschel wissen die Astronomen nun, dass auch durch Supernova-Explosionen enorme Mengen an Staub produziert werden können. Vermutlich kondensiert der Staub dabei aus den gasförmigen Trümmerteilen des Sterns aus, die sich vom Explosionsort entfernen und dabei abkühlen. Da es im jungen Universum viele Supernova-Explosionen gegeben hat, könnte diese Erkenntnis helfen, den Ursprung des Staubs dort zu erklären.

"Diese Beobachtungen liefern den ersten direkten Beweis dafür, dass Supernovae tatsächlich den Staub erzeugen können, den wir in jungen, weit entfernten Galaxien beobachten", so Göran Pilbratt, Herschel-Projektwissenschaftler bei der ESA. "Es ist ein wichtiges Ergebnis," das zudem zeigen würde, wie wichtig es ist, mit spezialisierten Instrumenten wie Herschel ein einmaliges Fenster ins Universum aufzustoßen. 

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siehe auch
Hubble: Neues von der Supernova 1987A - 20. Juni 2011
Herschel: Staubige Galaxien überall - 17. Dezember 2009
Supernovae: Woher stammt der Staub im frühen Universum? - 17. Dezember 2004
Links im WWW
Herschel, Seiten der ESA
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