SUPERNOVAE
Riesenstern
übersteht Supernova-Explosion
von
Hans Zekl
für
astronews.com
3. Februar 2004
Erstmals
gelang es Astronomen den Überlebenden einer Supernova-Explosion aufzuspüren. Der
Stern in der Galaxie M81 gehörte zu einem Doppelsternsystem, dessen einer
Partner 1993 sein Leben in einer Supernova beendete. Der Fund ermöglicht die
detaillierte Rekonstruktion der Geschehnisse in dem fernen System und ist für
das Verständnis von Supernova-Explosionen von großer Bedeutung.
Künstlerische Darstellung des Doppelsternsystems bei Beginn der
Supernova-Explosion. Bild: ESA und Justyn R. Maund
(University of Cambridge)
Die Himmelregion der Supernova SN 1993J in der Galaxie M81. Der
überlebende Partner des Doppelsternsystems ist in der Mittel zu
sehen. Foto: ESA und Justyn R. Maund (University of
Cambridge) |
Supernovae gehören zu den gewaltigsten Ereignissen im Universum. Astronomen
unterscheiden zwei Arten von ihnen: Entweder explodiert ein einzelner
massereicher Stern (Typ II), wenn die Energieproduktion in seinem Zentrum
erlischt, oder ein Weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem zieht von einem nahen
Begleiter Materie ab, bis es bei ihm zu einer unkontrollierten atomaren
Kettenreaktion kommt, die ihn vollständig zerreißt (Typ I). Aber noch nie konnte
irgendein Begleiter beobachtet werden. Es gab sogar Spekulationen, dass die
Begleitsterne die Explosion nicht überstehen würden.
Am 28. März 1993 entdeckte Francisco Garcia von der Madrider astronomischen
Vereinigung in der Galaxie M81 ein helles stellares Objekt, das sich als
Supernova entpuppte, SN 1993J. Entsprach das
Spektrum der Supernova anfangs dem Typ II, so änderte es sich bis Herbst 1993 zu
Typ I, mit deutlich erhöhter Heliumhäufigkeit. Nur einmal zuvor, im Falle von SN 1987K, wurde
ein ähnliches merkwürdiges Verhalten beobachtet. Auch der Helligkeitsverlauf war
ungewöhnlich. Nach einem raschen Anstieg zu einem ersten Maximum kurz nach der
Entdeckung, fiel die Helligkeit eine Woche lang wieder ab, um bis zum 19. April
desselben Jahres ein zweites Maximum zu erreichen. Auf früheren Aufnahmen konnte
auch der Vorgängerstern identifiziert werden, ein roter Überriese. Das
vergrößerte aber die Verwirrung unter den Astronomen nur noch mehr, kann doch
kein normaler Überriese nach der Explosion solche Effekte hervorrufen. Frühere
Beobachtungen allerdings zeigten, dass der Vorgängerstern entweder einen heißen Begleiter besaß oder
Mitglied einer kleinen Sterngruppierung gewesen sein musste.
Zehn Jahre nach der Supernovaexplosion warfen Astronomen der Universitäten
Cambridge und Oxford (England) sowie der Universität Hawaii einen tiefen Blick
in die glühenden Überreste der Explosionswolke. In der Umgebung der Supernova
fand das Hubble-Teleskop noch 7 weitere Sterne. Aber eine genaue Analyse zeigt,
dass sie nur etwa 18 Prozent zur Strahlung der Supernova beitragen. Allerdings
war auch noch das Licht eines weiteren heißen Sterns
zu erkennen. Dieses
stammt von dem vermuteten Begleitstern. Somit konnte endlich die lang gehegte
Vermutung bestätigt werden.
Damit lässt sich zum ersten Mal die Vorgeschichte einer Supernova
rekonstruieren. Das Doppelsternsystem bestand anfangs aus zwei massereichen
Sternen, in dem der größere der beiden die fünfzehnfache Masse der Sonne besaß,
während der kleinere 14 mal mehr Masse als sie hatte. Beide umkreisten sich in
etwa sechs Jahren einmal. Allerdings verbrauchte der größere der beiden Sterne
seinen "Brennvorrat" schneller als sein Begleiter und entwickelte sich
schneller. Im Laufe der Zeit blähte er sich darum zu einem rötlich leuchtenden
Überriesen auf, bis seine Hülle in den Anziehungsbereich seines Begleiters
geriet. In den 250 Jahren vor der Explosion saugte dieser dann nahezu die
gesamte Hülle des Riesensterns ab und legte dessen heliumreiche tieferen
Schichten frei. Insgesamt verlor der Vorgänger der Supernova dabei rund die
zehnfache Masse unserer Sonne. Als er schließlich explodierte, besaß er nur noch
rund 5,5 Sonnenmassen, während sein Begleiter nun 22 Sonnenmassen besitzt.
Angesichts der nur spärlichen Beobachtungen der Phasen vor einer
Supernova, sind die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature im
vergangenen Monat veröffentlichen Ergebnisse für das Verständnis, wie massereiche Sterne
explodieren, von ausschlaggebender Bedeutung. Stephen J. Smarrt von der
Universität Cambridge meint: "Supernova-Explosionen gehören zu den Grundlagen
unseres Verständnisses der Galaxienentwicklung und der Entstehung der chemischen
Elemente im Universum. Es ist von grundlegender Bedeutung, welche Sterne sie
erzeugen." Rolf P. Kudritzki von der Universität Hawaii, vormals Universität
München, hebt die Qualität der Teleskope hervor: "Die Kombination der
hervorragenden Auflösung des Hubble und die gewaltige Lichtstärke des Keck
10m-Teleskops auf Hawaii haben diese fantastische Entdeckung möglich gemacht."
In Galaxien außerhalb der Milchstraße wurden bislang 2.000 Supernovae
beobachtet, die 8 verschiedenen Unterklassen zugeordnet werden können. Aber die
Identifizierung, welcher Vorgängerstern welchen Explosionstyp hervorbringt, ist
ungemein schwierig. In Galaxien wie M81 treten alle 100 Jahre Supernovae auf.
Das Team um Stephen J. Smartt hofft in den nächsten 5 Jahren, die Zahl
der bekannten Vorgängersterne von zwei auf 20 zu erhöhen.
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