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SUPERNOVAE
Sternexplosionen und starke Magnetfelder
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR)
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9. Juli 2020

Massereiche Sterne beenden ihr nukleares Leben in einer gewaltigen Explosion - einer Supernova. Dabei sollte die Energie eigentlich in alle Richtungen gleichmäßig ins All geschleudert werden, doch ist dies nicht das, was man beobachtet: Viele Supernova-Überreste scheinen sich entlang einer Achse auszubreiten. Nun haben Forschende in Paris eine Lösung für dieses Rätsel gefunden.

Krebsnebel

Der wohl bekannteste Supernova-Überrest: der Krebsnebel im Sternbild Stier. Bild: NASA, ESA und Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University) / Davide De Martin (ESA/Hubble) [Großansicht]

Eine Supernova entsteht, wenn einem Stern der "Brennstoff" ausgeht und er beim Sterben eine gewaltige Explosion erzeugt, die Stoßwellen im umgebenden interstellaren Medium verursacht. Diese Stoßwellen, die als Supernova-Überreste bekannt sind, legen über Tausende von Jahren riesige Entfernungen zurück.

Bisherige Modelle sagen voraus, dass sich diese Überreste kugelsymmetrisch bewegen sollten, da die Energie während der Explosion in alle Richtungen des Alls geschleudert wird. Teleskopaufnahmen zeigen jedoch, dass diese Erwartung nicht erfüllt wird. Zum Beispiel ist der Supernova-Überrest G296.5+10.0 nur entlang seiner vertikalen Achse symmetrisch ausgebildet. In der Forschung gibt es einige Hypothesen, um diese Beobachtungen zu erklären, doch bis jetzt erwies es sich stets als zu schwierig, sie zu testen.

Paul Mabey von der École Polytechnique und seine internationalen Mitstreiter von der Universität Oxford, dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und dem Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (CEA) reproduzierten dieses astrophysikalische Phänomen in viel kleinerem Maßstab im Labor, um das Rätsel aufzuklären. Dazu bediente sich das Team der gepulsten Hochleistungslaser des Intense Lasers Lab (LULI) auf dem Campus der École Polytechnique.

Die Wissenschaftler verwendeten zum Test verschiedener Hypothesen ein starkes Magnetfeld, rund zweihunderttausend Mal stärker als das von der Erde generierte. Sie fanden heraus, dass sich die Stoßwelle beim Anlegen dieses Feldes bevorzugt in nur einer Richtung ausdehnte. Die Ergebnisse unterstützen die Idee, dass ein großes Magnetfeld um G296.5+10.0 herum vorhanden und für seine aktuelle Form verantwortlich ist.

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Die extremen Magnetfelder an der École Polytechnique, die eine Stärke von zehn Tesla erreichen, stammen von einer sogenannten Helmholtz-Spule, die Wissenschaftler vom Hochfeld-Magnetlabor Dresden und dem Institut für Strahlenphysik des HZDR gemeinsam entwickelt und gebaut haben und die nahezu homogene Magnetfelder erzeugt. Die Spule wurde von einem Hochspannungs-Impulsgenerator gespeist, der ebenfalls am Dresdner Forschungszentrum entwickelt wurde und jetzt dauerhaft am LULI steht.

Es ist vor allem die technologische Entwicklung dieser einzigartigen Instrumente, die derart extreme Bedingungen ermöglicht, wie sie sonst nur in den Weiten des Universums zu finden sind: Sie versetzt die Forscher in die Lage, Phänomene wie Supernova-Explosionen oder neuartige Anwendungen in der Laborastrophysik zu untersuchen.

Die Astrophysiker hoffen nun, gegenwärtige und zukünftige Beobachtungen von Supernova-Überresten nutzen zu können, um Stärke und Richtung von Magnetfeldern im gesamten Universum zu bestimmen. Darüber hinaus hat das Team bereits mit der Planung zukünftiger Experimente am LULI begonnen, um diese Systeme im Labor genauer zu untersuchen.

Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Astrophysical Journal erschienen ist.

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siehe auch
Sonnensystem: Mehr Staub aus Supernovae - 12. Juni 2019
Links im WWW
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
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