Eine superleuchtkräftige Supernova

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Die künstlerische Darstellung eines Magnetars, dem dichten, hochmagnetisierten Überrest einer bestimmten Art von Supernova-Explosionen. Beobachtungen einer superleuchtkräftigen Supernova weisen darauf hin, daß ihr Überrest ein Magnetar ist. Robert S. Mallozzi, UAH / NASA MSFC

Supernovae sind der explosive Tod massereicher Sterne. Sie gehören zu den folgenreichsten Ereignissen im Kosmos, verteilen im Raum all die chemischen Elemente, die im Inneren ihrer Vorläufersterne aufgebaut wurden, darunter die meisten Elemente, die für die Bildung der Planeten und des Lebens unentbehrlich sind. Astronomen haben schon vor Jahrzehnten erkannt, daß es mehrere verschiedene Arten von Supernovae gibt; die grundlegendsten sind jene, die von einem einzelnen, massereichen Stern stammen und jene, die sich entwickeln, wenn ein Partner eines Doppelsternsystems durch Materieübertrag von seinem Nachbarn an Masse gewinnt. Weitere Faktoren, zum Beispiel die Sternzusammensetzung, kommen in Betracht. Die unterschiedlichen Schwierigkeiten alle zu lösen ist entscheidend, sofern Astronomen in der Lage sein wollen, jede einzelne Supernova zuverlässig einzuordnen und dadurch ihre spezifische Helligkeit abzuleiten, um dann ihre beobachtete Helligkeit als Indikator ihrer Entfernung heranzuziehen.

Auf der Suche nach Supernovae haben neue, großräumige Durchmusterungen gezeigt, daß das herkömmliche Klassifikationsschema für Supernovae viel komplizierter sein könnte als bislang vermutet. Vor einigen Jahren wurde eine neue Klasse entdeckt, die man als superleuchtkräftige Supernovae bezeichnet und sich dadurch auszeichnen, daß ihre abgegebenen Strahlungsenergien über das gesamte Spektrum ungefähr gleich derjenigen von zehn Milliarden Sonnen ist, die ein ganzes Jahr leuchten. Einige dieser neuen Objekte wurden in kosmologischen Entfernungen entdeckt und dies hilft, die Vorstellung, daß neue Typen entdeckt worden sind, zu festigen; weitere Untersuchungen sind sogar auf mehr Untergruppen gestoßen, die u.a. auf der Zusammensetzung beruhen. Diese neuen superleuchtkräftigen Supernovae können erkannt werden und zeichnen sich durch die besondere Art aus, wie ihr Licht nach dem Helligkeitsmaximum verblaßt; zum Teil sind sie durch den radioaktiven Zerfall von Elementen, die in diesen Explosionen hergestellt werden, angetrieben.

Neben 36 weiteren Astronomen untersuchten Ryan Chornock, Edo Berger, Ryan Foley, Chris Stubbs und Maria Drout vom CfA eine im Dezember 2010 entdeckte superleuchtkräftige Super-nova. Die Gruppe beobachtete sie im folgenden Jahr und gewann Spektren, die dem Objekt eine Entfernung zuordneten, für die sein Licht etwa sechs Milliarden Jahre unterwegs gewesen ist – es liegt somit in einer mittleren komischen Entfernung (und Epoche), zwischen dem lokalen und dem kosmologisch entfernten, frühen Universum. Ihre Analyse bestätigt, daß dieses Objekt zur neuen Klasse der superleuchtkräftigen Supernovae gehört, aber sie sehen auch, daß einige seiner Merkmale (zum Beispiel das Fehlen starker Eisenemission) auf eine noch komplexere Physik als zuvor vermutet verweisen. Sie nehmen an, daß die Explosion einen rotierenden Neutronenstern zurückließ – ein superdichter Überrest (aus Neutronen aufgebaut) mit Sonnenmasse, zusammengepreßt auf einen Durchmesser von etwa 16 Kilometer – und das sich drehende Objekt zudem sehr stark magnetisiert ist. Während sich die stellare Rotation verlangsamt, helfen Magnetfeldeffekte dabei, die Quelle weiterhin hell strahlen zu lassen.

Literatur:
„The Superluminous Supernova PS1-11ap: Bridging the Gap between Low and High Redshift“
M. McCrum, S. J. Smartt, R. Kotak, A. Rest, A. Jerkstrand, C. Inserra, S. A. Rodney, T.-W. Chen, D. A. Howell, M. E. Huber, A. Pastorello, J. L. Tonry, F. Bresolin, R.-P. Kudritzki, R. Chornock, E. Berger, K. Smith, M. T. Botticella, R. J. Foley, M. Fraser, D. Milisavljevic, M. Nicholl, A. G. Riess, C. W. Stubbs, S. Valenti, W. M. Wood-Vasey, D. Wright, D. R. Young, M. Drout, I. Czekala, W. S. Burgett, K. C. Chambers, P. Draper, H. Flewelling, K. W. Hodapp, N. Kaiser, E. A. Magnier, N. Metcalfe, P. A. Price, W. Sweeney, and R. J. Wainscoat
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 437, 656–674 (2014)