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Freitag, 24.11.2017
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"Zombie"-Supernova gibt Rätsel auf

Stern explodiert gut 50 Jahre nach seiner letzten Supernova noch einmal

Kosmischer Wiedergänger: Eine auf den ersten Blick ganz normale Supernova verblüfft die Astronomen. Denn das Leuchten der Sternenexplosion hielt sechsmal so lange an wie sonst üblich und schwankte, statt zu verblassen. Noch seltsamer aber: Der gleiche Stern ist 1954 schon einmal in einer Supernova explodiert. Warum er seinen Tod dennoch überlebte und nun erneut explodiert ist, ist mit den gängigen Modellen nicht zu erklären, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
Bei einer Supernova kollabiert normalerweise der Sternenkern und nur ein Neutronenstern oder Schwarzes Loch bleiben übrig - nicht so bei iPTF14hls.

Bei einer Supernova kollabiert normalerweise der Sternenkern und nur ein Neutronenstern oder Schwarzes Loch bleiben übrig - nicht so bei iPTF14hls.

Normalerweise folgt eine sogenannte Typ IIP-Supernova klaren Regeln: Der Kern eines massereichen Sterns kollabiert und verursacht eine heftige Explosion. Bei dieser wird die wasserstoffreiche Sternenhülle abgesprengt und im Zentrum bleibt nur noch ein Neutronenstern zurück – ein extrem dichtes, aus exotischer Materie bestehendes Objekt. Die Schockwelle der Explosion lässt die ausgeschleuderten Gase aufleuchten und erzeugt ein meist rund 100 Tage andauerndes Aufleuchten dieser Supernova.

"Unmöglich" langes Leuchten


Jetzt jedoch haben Astronomen um Iair Arcavi vom Las Cumbres Observatory in Kalifornien eine Supernova entdeckt, die weder in dieses Schema passt, noch zu einem anderen Typ von Supernova. Als sie im September 2014 das Aufleuchten eines 800 Millionen Lichtjahre entfernten Sterns registrierten, schien noch alles ganz normal: Das Spektrum des Licht von iPTF14hls entsprach genau dem einer Supernova vom Typ IIP und auch die Temperatur von rund 5.000 bis 6.000 Kelvin passte dazu.

Doch als die Astronomen die gleiche Position im Januar 2015 erneut anvisierten, entdeckten die Überraschendes: Die Supernova leuchtete immer noch – und schien gar nicht mehr aufhören zu wollen. "Statt eines 100-Tages-Plateaus hielt die Lichtkurve von iPTF14hls mehr als 600 Tage an", berichten Arcavi und seine Kollegen. "Es scheint fast, als wenn bei dieser Explosion alles zehnmal langsamer abläuft als normalerweise."


Die Lichtkurve der Supernova iPTF14hls ist völlig anders als bei allen anderen Sternenexplosionen.

Die Lichtkurve der Supernova iPTF14hls ist völlig anders als bei allen anderen Sternenexplosionen.

Erste Explosion schon im Jahr 1954


Ungewöhnlich auch: Die Helligkeit der Explosion nahm nach dem Anfangs-Gipfel nicht einfach ab, wie sonst bei einer solchen Supernova üblich. Stattdessen ist iPTF14hls während der letzten drei Jahre mindestens fünf Mal heller und wieder dunkler geworden, wie die Astronomen berichten. Den Spektrallinien nach bewegen sich zudem die ausgeschleuderten oder bei der Explosion erzeugten Elemente anders als sonst üblich.

Doch es wird noch rätselhafter: Als die Forscher in Archivdaten nach Hinweisen auf die Vorgeschichte des Sterns suchten, stießen sie auf Überraschendes: Im Jahr 1954 hatte sich an genau der gleichen Position schon einmal eine Supernova ereignet. "All diese Daten sprechen dafür, dass es damals einen energiereichen Prä-Supernova-Ausbruch gegeben haben muss", berichten die Astronomen.

Den Sternentod überlebt


Konkret ausgedrückt: Der Vorläuferstern von PTF14hls explodierte vor mehr als 50 Jahren zum ersten Mal, schaffte es dabei aber irgendwie, genügend Hüllmaterial zu behalten, um diesen normalerweise sicheren Sternentod zu überleben. 2014 dann explodierte dieser "Zombie" zum zweiten Mal in einer Supernova. Diese wiederum passt zu keinem der gängigen Modelle.

Diese Aufnahme des Palomar Observatory Sky Survey aus dem Jahr 1954 zeigt eine Supernova an genau der gleichen Himmelsposition

Diese Aufnahme des Palomar Observatory Sky Survey aus dem Jahr 1954 zeigt eine Supernova an genau der gleichen Himmelsposition

"Diese Supernova widerspricht allem, was wir über diese Ereignisse zu wissen glaubten", sagt Arcavi. "Es ist das größte Rätsel, dem ich in fast einem Jahrzehnt der Forschung an stellaren Explosionen begegnet bin." Die Astronomen vermuten, dass der Ursprungsstern mindestens 50 Mal massereicher gewesen sein muss als die Sonne, vielleicht sogar bis zu 130 Sonnenmassen schwer. Denn nur solche Giganten unter den Sternen hätten die erste Supernova überstehen können.

Ein "Dinosaurier des Kosmos"?


Möglicherweise, so die Vermutung der Forscher, handelt es sich bei iPTF14hls um den ersten bekannten Vertreter eines Supernova-Typs, der bisher nur theoretisch postuliert worden ist. Bei diesen "Pulsational Pair Instability"-Supernovae wird der Kern massereicher Sterne so heiß, dass Energie in ihrem Inneren in Antimaterie und Materie umgewandelt wird. Dies löst eine Explosion aus, die die äußeren Hüllen des Sterns wegsprengt, aber den Kern intakt lässt. Erst nach mehrfachen Wiederholungen kollabiert dann auch der Kern und ein Schwarzes Loch entsteht.

"Diese Explosionen galten aber bisher nur als typisch für das frühe Universum – sie dürften heute eigentlich nicht mehr vorkommen", sagt Arcavis Kollege Andy Howell. "Das ist so, als würde man heute noch einen lebenden Dinosaurier finden." Hinzu kommt, dass einige der Merkmale dieser Supernova nicht zur Theorie dieses Supernova-Typs passen, darunter die anhaltende Präsenz von Wasserstoff oder die enorm hohe Energie der Explosion.

Klar scheint damit bisher nur eines: Die Supernova iPTF14hls passt in keines der gängigen Modelle und könnte damit einen völlig neuen Typ der Sternenexplosion darstellen. Welche Mechanismen hinter diesem rätselhaften Ereignis stecken, darüber können die Astronomen bisher nur rätseln. (Nature, 2017; doi: 10.1038/nature24030)
(Las Cumbres Observatory, Carnegie Institution, Nature, 09.11.2017 - NPO)
 
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