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Donnerstag, 19.01.2017
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Supernova im Sternenstaub erstickt

Licht von massereicher Sternenexplosion komplett verschluckt und in Wärme umgewandelt

Zum ersten Mal haben Astronomen eine gewaltige Sternenexplosion beobachtet, die von ihrem eigenem Staub erstickt wurde. Statt ihre Energie in Form von Licht auszustrahlen, machte sich diese Supernova nur als extrem heißes Wärmesignal im Infrarotspektrum bemerkbar. Das nur durch Zufall entdeckte Phänomen ist ein Novum, könnte jedoch im frühen Universum häufiger vorgekommen sein, wie die Forscherjetzt im „Astrophysical Journal“ berichten.
Von Staubhülle verdeckte Supernova (Illustration)

Von Staubhülle verdeckte Supernova (Illustration)

Als sie im August 2007 auf das seltsame Signal stießen, suchten die Astronomen um Christopher Kochanek von der Ohio State Universität eigentlich nach den Wärmesignalen von aktiven Galaxienkernen, supermassereichen Schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien. Dafür durchmusterten sie die Infrarotdaten des Spitzer Weltraumteleskops. In einer Galaxie, rund drei Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, entdeckten sie einen „Hotspot“, der nicht dem typischen Wärmebild eines solchen Galaxienkerns entsprach. Dem Signal nach musste das Objekt rund 700 Grad Celsius heiß sein – und damit heißer als die Oberfläche der Venus.

Supernova ohne Licht?


Mit Hilfe des Zehn-Meter Teleskop des Keck Observatoriums auf Hawaii prüften die Forscher anschließend das Spektrum dieses seltsamen Hotspots im sichtbaren Licht – auch dieses passte nicht zu einem Schwarzen Loch. Was aber war es dann? Einen ersten Hinweis erhielten die Wissenschaftler, als das Wärmesignal im März 2008, nach gut sechs Monaten, abflaute und fast ganz verschwand. Ein solches Verhalten – ein nur zeitweiliger, aber dafür extrem starker Energieausstoß – ist eigentlich typisch für eine Supernova, die Explosion eines massereichen Sterns. Dabei wird jedoch normalerweise der größte Teil der Strahlung als Licht freigesetzt.

Staubhülle schluckt Explosionsenergie


Wenn es wirklich eine Supernova war, musste irgendwas das Licht abgeschirmt und nur die Wärmestrahlung durchgelassen haben. Dafür kommt eigentlich nur dichter Staub in Frage. Aber woher? Ausgehend von ihren Beobachtungen entwickelten die Astronomen ein Szenario, wie sich die „im Staub erstickte“ Supernova abgespielt haben könnte: Ihren Berechnungen nach muss der ursprüngliche Stern mindestens 50 Mal massereicher als unsere Sonne gewesen sein, denn solche Sterne stoßen häufig gegen Ende ihres Lebenszyklus Staubwolken ab.


Der beobachtete Stern muss jedoch mindestens zwei solcher Staubauswürfe erlebt haben, einen rund 300 Jahre vor der Supernova und einen nur rund vier Jahre davor. Staub und Gas von beiden Auswurfaktionen blieben dabei als Hülle im nahen Umfeld des Sterns erhalten und dehnten sich nur langsam mit der Zeit aus. Als sich im August 2007 die Supernova ereignete und der Stern endgültig explodierte, war diese gleich durch zwei Schichten abgeschirmt.

Schockwelle erreicht Staub in einem Jahrzehnt


„Wir glauben, dass die äußere Hülle nahezu blickdicht sein muss, dadurch absorbierte sie alles Licht, dass es durch die inneren Hülle schaffte und wandelte es in Wärme um“, erklärt Kochanek. Deshalb erschien die Supernova in den Spitzer-Daten als Wärmesignal einer heißen Staubwolke. Doch nach Ansicht des Astronomen könnten sich die Dinge in rund einem Jahrzehnt durchaus ändern. Denn dann wird die Schockwelle der Supernova die äußere Staubhülle erreicht haben und diese zumindest in Teilen zerreißen. Von diesem Zeitpunkt an müsste auch das Licht des Supernovarelikts von der Erde aus zu sehen sein.

Staub-Supernovae im jungen Universum häufig?


Nach Ansicht seines Kollegen Krzysztof Stanek könnten die Sterne im jungen Universum durchaus häufig einen solchen Staubeffekt gezeigt haben. „Diese Ereignisse sind sehr viel wahrscheinlicher in einer kleinen, metallarmen Galaxie”, so der Forscher. Als metallarm bezeichnen Astronomen Galaxien, die noch nicht alt genug sind, als dass die Sterne in ihnen Wasserstoff und Helium durch Kernfusion zu schwereren Elementen – „Metallen“ - umgewandelt haben. Die Forscher erwarten, dass das im Dezember 2009 gestartete NASA-Observatorium „Wide-field Infrared Explorer“ (WISE) in Zukunft noch deutlich mehr solcher Staub-Supernovae entdecken wird. „Ich erwarte, dass WISE in den nächsten zwei Jahren noch mindestens hundert solcher Ereignisse beobachten wird, jetzt, wo wir wissen, wonach wir suchen müssen“, so Stanek.

Möglicherweise könnte sich die nächste Staub-Supernova sogar direkt vor unserer kosmischen Haustür ereignen: im nur 7.500 Lichtjahre entfernten Doppelsternsystem Eta Carinae. Das hellste Sternensystem in unserer Milchstraße ist von einer auffallenden Staubwolke, dem Homunculusnebel umgeben. Astronomen vermuten, dass dieser Nebel durch eine Eruption des größeren der beiden Sternen im Jahr 1840 entstand und dass weitere Ausbrüche durchaus wahrscheinlich sind.
(Ohio State University, 13.10.2010 - NPO)
 
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