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KECK
Entfernteste Supernova entdeckt
von Stefan Deiters
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7. November 2012

Astronomen haben zwei außergewöhnlich leuchtkräftige Supernovae in großer Entfernung aufgespürt. Die Funde gehören zu den entferntesten Sternexplosionen, die bislang beobachtet wurden. In Zukunft hoffen die Wissenschaftler auch Explosionen der ersten Sterne verfolgen zu können, die im Universum entstanden sind.

Supernova

So könnte eine der extrem hellen Supernovae im jungen Universum ausgesehen haben.  Bild: Adrian Malec und Marie Martig (Swinburne University)

"Dieser Typ von Supernovae, den wir hier gefunden haben, ist extrem selten", erläutert Jeff Cooke von der Swinburne University of Technology im australischen Melbourne, der das Astronomenteam leitete. "Genaugenommen wurde bislang nur eine weitere Supernova dieser Art entdeckt. Dieser Typ von Supernovae entsteht durch den Tod eines sehr massereichen Sterns - mit der 100- bis 250-fachen Masse unserer Sonne - und die Explosionen laufen vollkommen anders ab als bei gewöhnlichen Supernovae." Die Entdeckung und Untersuchung solcher Explosionen, so Cooke, würde daher wichtige Informationen über die zugrunde liegenden Prozesse und über die chemischen Elemente liefern, die dabei ins All ausgestoßen würden.

Die ungewöhnlich leuchtkräftigen Sternexplosionen wurden erstmals vor einige Jahren beobachtet und finden sich in unserer kosmischen Umgebung nur sehr selten. Wie sie genau zu erklären sind, ist bislang unklar, man glaubt aber, dass eine Untergruppe von ihnen durch eine nukleare Explosion eines extrem massereichen Sterns entsteht, die durch die Umwandlung von Photonen in Elektron-Positron-Paare ausgelöst wird. Extrem massereiche Sterne sollte es im jungen Universum deutlich häufiger gegeben haben, so dass zu dieser Zeit auch die hellen Supernovae in größerer Anzahl zu beobachten gewesen sein müssen.

Cooke und sein Team entschlossen sich daher, in großer Entfernung nach diesen Sternexplosionen zu fahnden. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts endlich ist, stellt die Beobachtung weit entfernter Regionen des Alls auch immer einen Blick in die Vergangenheit dar. Die Astronomen konzentrierten sich bei ihrer Suche auf einen Bereich, in dem das Universum weniger als ein Viertel seines heutigen Alters hatte.

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"Die eigentlichen Entdeckungen haben wir in den CFHT Legacy Survey Deep Fields gemacht", erläutert Cooke. "Das Licht der Supernovae erreichte die Erde vor vier bis sechs Jahren. Um aber ihre Entfernung bestimmen zu können, mussten wir das Spektrum der Galaxien aufnehmen, in denen sie sich ereignet haben." Dies gelang den Astronomen mithilfe des Keck-I-Teleskops und dank der Empfindlichkeit des Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS). Damit ließ sich sogar die Strahlung untersuchen, die noch Jahre nach der Explosion abgestrahlt wurde, was zusätzliche Analysen ermöglichte.

Die beiden entdeckten Supernovae befinden sich bei Rotverschiebungen von 2,05 und 3,90. Die Rotverschiebung lässt sich durch den Vergleich bestimmter Spektrallinien in einem Spektrum bestimmen und entsteht durch die Expansion des Universums. Sie ist gleichzeitig ein Maß für die Entfernung eines Objekts - je größer die Rotverschiebung, desto weiter ist das Objekt von uns entfernt. Die Rotverschiebung der bisher am weitesten entfernten Supernova betrug 2,36. Die jetzige Entdeckung deutet darauf hin, dass in diesem Entfernungsbereich so extrem hellen Supernovae mindestens zehnmal häufiger vorkommen als in unserer kosmischen Nachbarschaft.

Die Auswertung der Spektren der beiden Supernovae lässt es unwahrscheinlich erscheinen, dass es sich bei den explodierten Sternen um Exemplare der ersten Sternengeneration handelte, die nach dem Urknall entstanden sind. Doch halten die Astronomen nach ihrer jüngsten Entdeckung auch das Aufspüren des explosiven Endes dieser Sterne grundsätzlich für möglich.

Spannend wäre dies auf jeden Fall: "Kurz nach dem Urknall gab es nur Wasserstoff und Helium im Universum", erläutert Cooke. "Alle anderen Elemente, die wir heute um uns herum sehen, wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen und Silizium wurden im Inneren von Sternen während Supernova-Explosionen erzeugt. Die ersten Sterne nach dem Urknall haben die Grundlage für den langen Prozess der Elementanreicherung im Universum gelegt, dem die Vielfalt an Galaxien, Sternen und Planeten zu verdanken ist, die wir heute beobachten. Unsere Entdeckungen fallen in eine Frühphase des Universums, die schon in die Zeit hineinreicht, in der wir auch diese ersten Sterne sehen sollten."

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siehe auch
Chandra: Hellste Supernova aller Zeiten - 8. Mai 2007
Links im WWW
W. M. Keck Observatory
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