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Samstag, 22.07.2017
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Supernova-Ausreißer sind neue Klasse

Ungewöhnliche Spektren deuten auf bisher unbekannten Entstehungstyp hin

Astronomen haben eine völlig neue Klasse von Supernovae identifiziert. Gleich vier neuentdeckte und zwei bereits bekannte Sternenexplosionen haben spektrale Eigenschaften, die sie von allen bisher bekannten deutlich unterscheiden. Sie alle sind sehr hell, langanhaltend und ihnen fehlt die Signatur im Spektrum. Wodurch diese jetzt erstmals in „Nature“ beschriebenen ungewöhnlichen Supernova entstehen, ist bisher völlig unklar. Möglicherweise gehen sie auf die Explosion eines pulsierenden Stern oder aber auf einen Magnetar zurück.
Dieses Teleskop am Palomar Observatorium entdeckte die vier Supernovae

Dieses Teleskop am Palomar Observatorium entdeckte die vier Supernovae

Im Jahr 2007 stieß der Astronom Robert Quimby vom California Institute of Technology (Caltech) auf eine Supernova der besonderen Art. Nicht nur, dass der kosmische Lichtblitz dieser Sternenexplosion 100 Milliarden Mal heller leuchtete als die Sonne, das Licht von 2005ap hatte auch ungewöhnliche Eigenschaften. Die spektrale Signatur – und damit quasi der „Fingerabdruck“ der Wellenlängen-Verteilung – gibt normalerweise Hinweise auf Zusammensetzung des Ursprungssterns, auf seine Entfernung und auch auf Begleitumstände der Sternenexplosion.

Die Signatur von 2005ap jedoch glich keinem bisher bekannten Supernova-Spektrum. So fehlte beispielsweise jede Spur von Wasserstoff, wie sonst für Supernovae typisch. Nahezu zur gleichen Zeit registrierten Astronomen am Hubble-Teleskop der NASA eine weitere Supernova, SCP 06F6, deren Spektrum aus dem Rahmen fiel. Zu dieser Zeit wurden beide als rätselhafte Solitäre betrachtet, eine echte Erklärung gab es jedoch nicht.

Vier weitere „Sonderlinge“ entdeckt


Jetzt jedoch haben Quimby und weitere Kollegen möglicherweise die gesuchte Erklärung gefunden – durch eine weitere Entdeckung. Im Rahmen des Projekts “Palomar Transient Factory“ (PTF), einer gezielten Suche nach temporären Lichtblitzen beispielsweise von Supernovae, entdeckten die Astronomen gleich vier neue Supernovae in Zwerggalaxien am Rand der Milchstraße. Bei der Bestimmung ihrer spektralen Signatur jedoch stellte sich heraus, dass auch sie – alle vier – nicht ins gängige Schema passten. Alle vier Spektren waren zudem stark ins Blaue verschoben, die hellsten Wellenlängen fanden sich sogar im ultravioletten Bereich.


Aufnahmen vor und während der vier Supernovae

Aufnahmen vor und während der vier Supernovae

Über den Daten grübelnd, fielen Quimby einige Ähnlichkeiten zu dem Spektrum von 2005ap auf. Er entdeckte, dass schon eine leichte Verschiebung des Wellenbereichs ausreichte, um die „alte“ Supernova zu einem Zwilling der neuen Entdeckungen zu machen. „Boom – es war eine perfekte Übereinstimmung“, so der Forscher. Und auch die zweite Rätsel-Supernova, SCP 06F6, passte nach der Verschiebung ins Muster der anderen fünf. Alle sechs Sternexplosionen gehörten offensichtlich zu einem gemeinsamen Typ, nur ihre Entfernungen von der Erde und damit ihre Rotverschiebung unterschieden sich.

Neue Klasse von Supernovae


„Das ist das Erstaunlichste daran: Sie alle gehören zu einer Klasse”, erklärt Mansi Kasliwal, ebenfalls Astronom am Caltech. Einer Klasse allerdings, die zuvor nicht bekannt war. Aber zu welcher? Genau das ist bisher absolut unklar. “Wir haben hier eine ganze Klasse von Objekten, die durch keines der bisher bekannten Modelle erklärt werden kann“, so Quimby. Bekannt ist nur, dass sie hell und mit 10.000 bis 20.000 Kelvin ziemlich heiß sind, ihnen fehlt der Wasserstoff und ihre Explosion dehnt sich mit rund 10.000 Kilometer pro Sekunde aus. Außerdem benötigen sie rund 50 Tage, um zu verglühen – und damit länger als die meisten Supernovae. Was aber könnte ihnen diese ungewöhnlichen Eigenschaften verleihen?

Entstehungsmechanismus noch offen


Nach Ansicht der Astronomen kommen zwei Erklärungsmodelle dafür in Frage: Eine Möglichkeit wäre die Explosion eines pulsierenden Sterns von etwa der 90 bis 130fachen Sonnenmasse. Wenn das Pulsieren des Sterns zuvor Wasserstoff-freie Außenschichten ausgeschleudert hat, würden diese durch die Supernova erhitzt und die entsprechenden spektralen Signaturen erzeugen. Eine zweite Möglichkeit wäre eine Supernova, die einen Magnetar hinterlässt, ein schnell rotierendes, extrem dichtes Objekt mit sehr starkem Magnetfeld. Die Wechselwirkung des rotierenden Magnetfelds mit den Supernova-Relikten könnte ebenfalls die Helligkeit und Eigenschaften der sechs Supernovae erklären. Welche der Modelle zutrifft, müssen nun weitere Beobachtungen zeigen. (Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature10095)
(California Institute of Technology (Caltech), 10.06.2011 - NPO)
 
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