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Wie Sternenstaub durch Supernovae entsteht
von Stefan Deiters
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10. Juli 2014

Mithilfe des Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO konnten Astronomen nun verfolgen, wie Sternenstaub in der Umgebung einer Supernova entsteht. Es handelt sich offenbar um einen zweistufigen Prozess, der schon bald nach der Explosion einsetzt und viele Jahre andauert. Für ihre Studie hatten die Forscher die Supernova 2010jl gründlich untersucht.

Supernova

So könnte es aussehen, wenn sich Staub im Umfeld einer Supernova-Explosion bildet. Bild: ESO / M. Kornmesser [Großansicht]

Den aus Silizium- und amorphen Kohlenstoffkörnern bestehenden kosmischen Staub findet man in vielen Galaxien. Doch wie dieser Staub genau entsteht, darüber rätseln Astronomen bis heute. Als eine vielversprechende Quelle gelten die Explosionen von Sternen, also sogenannte Supernovae, die insbesondere im jungen Universum für große Mengen an frischem Staub gesorgt haben könnten. Wie sich diese Staubkörner allerdings bilden und warum sie in den recht unwirtlichen Bedingungen in diesen Galaxien nicht bald wieder zerstört werden, galt bislang als ungeklärt.

Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO auf dem Gipfel des Paranal in Chile könnten nun helfen, zumindest Teile dieses staubigen astronomischen Rätsels zu lösen. Mit dem Spektrografen XSHOOTER untersuchten die Astronomen die Supernova SN2010jl in der kleinen Galaxie UGC 5189A insgesamt neun Mal in den Monaten nach der Explosion und noch einmal rund zweieinhalb Jahre später. Die Supernova war - wie ihre Bezeichnung verrät - im Jahr 2010 zu beobachten. Es handelte sich um die Explosion eines massereichen Sterns, also um eine Supernova vom Typ II.

"Durch Kombination der Daten unserer neun frühen Beobachtungen, konnten wir die erste direkte Messung der Absorption verschiedener Wellenlängen im Staub um eine Supernova machen", berichtet Christa Gall von der Universität im dänischen Aarhus. "Dadurch gelang es uns, mehr über diesen Staub herauszufinden, als es bisher möglich war."

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Die Astronomen stellten fest, dass die Staubentstehung unmittelbar nach der Explosion beginnt und sich dann noch für eine längere Zeit fortsetzt. Die Beobachtungen lieferten auch Informationen über die Größe der Staubkörner und ihre Zusammensetzung. Körner mit einem Durchmesser von über einem Tausendstel eines Millimeters entstehen offenbar sehr schnell im dichten Material rund um den Stern. Die Größe der Körner ist dabei durchaus überraschend und erklärt, wie sie die harschen Bedingungen in der Umgebung einer Supernova überstehen können.

"Unsere Entdeckung von großen Staubkörnern kurz nach der Supernova-Explosion bedeutet, dass es einen schnellen und effizienten Weg geben muss, um sie entstehen zu lassen", erklärt Jens Hjorth vom Niels-Bohr-Institut der Universität in Kopenhagen. "Wir wissen allerdings noch nicht, wie dies genau passiert."

Dafür glauben die Astronomen aber zu wissen, wo der neue Staub entsteht, nämlich in dem Material, das der Stern ins All abgestoßen hat, bevor er explodiert ist. Durch die nach außen expandierende Stoßwelle der Supernova bildet sich dann eine kühle und dichte Hülle aus Gas und damit die ideale Umgebung für die Entstehung und das Wachstum von Staubkörnern.

Die Daten der Wissenschaftler deuten zudem darauf hin, dass es - einige Hundert Tage nach der Explosion - bald zu einem beschleunigten Staubentstehungsprozess kommt, an dem dann auch Material beteiligt ist, das durch die Supernova ins All geschleudert wurde. Sollte sich die Staubproduktion in SN2010jl entsprechend des beobachteten Trends fortsetzen, dürfte nach rund 25 Jahren eine Staubmenge entstanden sein, die etwa der Hälfte der Masse unserer Sonne entspricht. Ähnliche Staubmengen hatte man auch in der Umgebung anderer Supernovae beobachtet.

"Astronomen haben immer wieder sehr viel Staub in den Überresten von Supernovae gefunden. Gleichzeitig hatten sie bislang nur Beweise für die Entstehung kleinerer Staubmengen während der Explosionen", so Gall. "Diese beachtlichen neuen Beobachtungen erklären, wie dieser scheinbare Widerspruch gelöst werden kann."

Über ihre Untersuchungen berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der gestern in der Wissenschaftszeitschrift Nature erschienen ist.

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siehe auch
ALMA: Supernova 1987A als Staubproduzent - 7. Januar 2014
Herschel: Explodierende Sterne als Staubproduzenten - 8. Juli 2011
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
ESO
Preprint des Fachartikels (pdf-Download von eso.org)
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