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Dienstag, 17.01.2017
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"Toter" Stern erzeugt kosmisches Feuerwerk

Starke Strahlenausbrüche noch 325 Jahre nach Supernova

Wenn massereiche Sterne „sterben“, tun sie dies meist mit einer gewaltigen Explosion, einer Supernova. Danach bleibt nur ein kümmerlicher, inaktiver Rest übrig – so dachte man jedenfalls bisher. Doch jetzt haben Wissenschaftler entdeckt, dass auch diese Supernova-Relikte ihre Rest-Energie noch in heftigen Explosionen freisetzen können.
Falschfarbenbild des Supernova-Überrestes Cassiopeia A

Falschfarbenbild des Supernova-Überrestes Cassiopeia A

Sehr massereiche Sterne beenden ihr kurzes aber intensives Leben mit einer gewaltigen Explosion - einer Supernova. Die dabei freigesetzten Energien sind enorm und verleihen solchen Explosionen genügend Helligkeit, um für kurze Zeit eine ganze Galaxie überstrahlen zu können. Zurück bleiben eine weiter expandierende Hülle aus Staub und Gas sowie ein Neutronenstern, gewissermaßen das Skelett des explodierten Sterns. Ein Team von Astronomen am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und in den USA hat nun mit Hilfe des Weltraumteleskops SPITZER Anzeichen dafür gefunden, dass der für die Supernova Cassiopeia A verantwortliche Stern auch 325 Jahre nach seinem Tod immer noch äußerst aktiv ist.

Cassiopeia A sorgt für Überraschungen


Cassiopeia A ist der jüngste bekannte Supernova-Überrest in unserer Galaxis. Er befindet sich in einer Entfernung von rund 11.000 Lichtjahren und gilt als Prototyp für den Gravitationskollaps eines massereichen Sternes. Das spektakuläre Objekt ist eines der meist studierten am Himmel. Umso erstaunlicher ist die jetzige Entdeckung, dass der Überrest des im Jahre 1680 explodierten Sternes nicht friedlich ruht, sondern mindestens einen gewaltigen Energieausbruch vor nicht viel mehr als 50 Jahren gehabt haben muss.

"Bisher dachte man, der Neutronenstern im Zentrum von Cassiopeia A weist keine Aktivität mehr auf und kühlt langsam aus", sagt Oliver Krause, Erstautor einer neuen Studie, die heute im Fachjournal Science erscheint. "Mit SPITZER haben wir nun entdeckt, dass sich der explodierte Stern gewissermaßen noch immer im Todeskampf befindet und durch starke Strahlungsausbrüche ein letztes spektakuläres Feuerwerk in seiner Umgebung entzündet."


Verräterisches Infrarot-Echo


Der Überrest einer Supernova vom Typ II wie Cassiopeia A besteht typischerweise aus zwei Teilen: einer leuchtenden äußeren Schale, die durch die expandierende Hülle des explodierenden Sterns entstanden ist, und einem zentralem Objekt mit nur wenigen Kilometern Durchmesser, aber enormer Dichte - einem Neutronenstern. Lange Zeit schon war es Astronomen seltsam vorgekommen, dass der für den Supernova-Überrest Cassiopeia A verantwortliche Stern bereits so schnell nach seinem gewaltigen und spektakulären Tod im Jahre 1680 ungewöhnlich ruhig erschien. Doch der Schein trog.

Anhand von so genannten Infrarot-Echos ist es möglich, den Weg einer Energiewelle, wie sie zum Beispiel beim Ausbruch eines aktiven Sterns oder auch einer Supernova-Explosion entsteht, durch das staubige interstellare Medium zu verfolgen. Der expandierende, hochenergetische Lichtblitz heizt beim Durchlaufen seiner Umgebung nacheinander die zufällig verteilten Wolken von Gas und Staub, die sich dadurch erwärmen und im Infraroten leuchten. Im Laufe der Zeit ergibt sich so eine Spur von aufleuchtenden und wieder erlöschenden Filamenten, die die Ausbreitung des Feuerballs von seinem Ursprung aus markieren. Solch ein Infrarot-Echo wurde nun um Cassiopeia A entdeckt. Es ist das größte, das jemals beobachtet wurde, und es ist das erste Echo um eine verhältnismäßig alte Supernova.

Verbirgt sich ein Magnetar im Inneren von Cassiopeia A?


Nach genauer Analyse der Beobachtungsdaten fanden die Astronomen mindestens zwei voneinander unabhängige Echos. Eines scheint von der Supernova-Explosion aus dem Jahre 1680 selbst zu stammen, das andere von erst kürzlich erfolgten Ausbrüchen der Sternenleiche in Cassiopeia A, von denen einer um 1953 stattgefunden haben muss. Diese scheinen darauf hinzudeuten, dass es sich bei der zentralen Quelle in Cassiopeia A um einen "Soft Gamma Repeater" handelt. Solche Objekte sind vermutlich Neutronensterne mit starken Magnetfeldern, so genannte Magnetare, deren von Beben erschütterte Oberflächen in unregelmäßigen Abständen zum Teil gewaltige Ausbrüche von Gammastrahlung zeigen.

Die Forscher des Max-Planck-Instituts hoffen, aus den Aufnahmen mehr über die Natur der zentralen Quelle in Cassiopeia zu lernen. Die vom Weltraumteleskop SPITZER beobachteten Echos scheinen auf die Existenz eines Magnetars in Cassiopeia A hinzudeuten. Magnetare sind schwer zu finden und zu untersuchen, insbesondere, wenn sie nicht mehr mit ihrem Geburtsort in Verbindung stehen.

Sollten die Astronomen im Zentrum von Cassiopeia A tatsächlich solch ein Objekt entdeckt haben, so wird es das erste sein, von dem genau bekannt ist, wann und aus was für einem Stern es entstanden ist. Die beobachtete bipolare Struktur der aufgeheizten Filamente deutet darauf hin, dass die anregende Energiewelle gebündelt und gerichtet aufgetreten ist. Eine andere Möglichkeit wäre, dass das nun zum Leuchten angeregte Material selbst die beobachtete, vornehmlich bipolare Verteilung hat. Dies könnte durch starke kollimierte Winde des massereichen Sterns vor seiner Explosion erklärt werden. Zusätzliche Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop SPITZER wie auch an bodengebundenen Observatorien werden helfen, das Geheimnis der Licht-Echos und ihres rätselhaften Ursprungs zu lüften.
(MPG, 10.06.2005 - NPO)
 
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