Abbildung einer sich ausdehnenden Schale um eine Supernova

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Optische Aufnahme der Galaxie Messier 51; im Einschub der Ort der Supernova SN 2011dh. Mit Hilfe von genauen Abbildungstechniken für den Radiowellenbereich haben Astronomen die Größe der Schockfront um diese Supernova herum bestimmt und ihre nach außen gerichtete Geschwindigkeit abgeschätzt.
Rafael Ferrando, Observatory Pla D’Arguines

 

Supernovae, der explosive Tod massereicher Sterne, gehören zu den bedeutsamsten Ereignissen im Kosmos, da sie alle chemischen Elemente im All verteilen, die innerhalb der Vorläufersterne erzeugt wurden, einschließlich der für die Entstehung von Planeten und Leben unentbehrlichen Elemente. Ihr gewaltiger Strahlungsausstoß ermöglicht es, sie als Sonden für das weit entfernte Universum zu nutzen. Nicht zuletzt sind Supernovae astrophysikalische Laboratorien für die Erforschung von Schockwellen mit hoher Geschwindigkeit und der Physik von Teilchen unter extremen Bedingungen.

Am 31. Mai 2011 entdeckte der Amateurastronom Amádée Riou eine Supernova in der relativ nahgelegenen, etwa 25.7 Millionen Lichtjahre entfernten Whirlpool-Galaxie (Messier 51). Eine Untersuchung des Spektrums von SN 2011dh zeigte, daß das Vorläuferobjekt ein Überriese war, rund dreizehn Mal massereicher als die Sonne (es gibt auch einige Hinweise für die Anwesenheit eines Begleitsterns). Die Explosion löste eine Schockwelle aus, deren intensive optische Strahlung überwiegend vom inneren dichten, sich langsam bewegenden Auswurf stammt. Zusätzlich sehen die Astronomen einen sich schnell bewegenden Teil der Schockwelle, der bei Radiowellenlängen hell ist. Die Größe und die Ausdehnungsgeschwindigkeit der Schockwelle gelten als wesentliche Unterscheidungsmerkmale verschiedener Arten von Supernovae (deren Vorläufer zum Beispiel verschiedene Masse oder verschiedene stellare Eigenschaften besitzen). Astronomen versuchen daher, diese Schockwellen zu untersuchen. Unglücklicherweise sind Supernovae ziemlich selten und bisher sind nur fünf Supernovae in Galaxien explodiert, die uns nah genug und ausreichend jung waren, um die genauen Eigenschaften ihrer Schockwellen zu untersuchen.

Eine Gruppe aus acht Astronomen, zu der auch Atish Kamble und Alicia Soderberg vom CfA gehörten, hat jetzt eine sechste Supernova gemessen. Seit der Explosion haben sie SN 2011dh im Radiolicht verfolgt und setzten dazu eine Vielzahl an Radioteleskopen ein, um unter anderem mit der Technik der Langbasisinterferometrie räumlich hochaufgelöste Bilder der Schockwelle zu erhalten. Die Gruppe führte 453 Tage nach der Explosion Beobachtungen durch, die nun mit Messungen jüngeren Datums kombiniert wurden; dies ermöglicht den Forschern, die zu Grunde liegende Geometrie der Schockwelle zu bestimmen: sie hat eine nahezu kugelförmige Schale aus heißem Material freigefegt, die im Radius ungefähr 120-mal größer ist als die durchschnittliche Entfernung von Pluto zur Sonne.

Da die Wissenschaftler wissen, daß sich die Schockwelle etwa 453 Tage ausgebreitet hat, können sie deren Geschwindigkeit auf ungefähr 19.000 km/s veranschlagen (über 68 Millionen km/h). In Verbindung mit weiteren Beobachtungen ihrer Radiohelligkeit deutet das Ergebnis darauf hin, daß für nahezu den gesamten Zeitraum die Ausdehnung ohne erhebliche Abbremsung durch im betroffenen Raumbereich liegendes Material verlief. An Material ist nur ungefähr eintausendstel Sonnenmasse mitgerissen worden. Diese Messungen sind wichtige Tests über die Zuverlässigkeit von theoretischen Vorhersagen von Supernovae und den zugrunde liegenden Annahmen. Diese Resultate stärken das Vertrauen in Theorien über Supernova-Schockwellen. Diese Forschung ist Teil einer nachhaltigen Studie an dieser Supernova, von ihrer Entstehung bis zu ihrem Ende.

Literatur:
„Imaging the Expanding Shell of SN 2011dh“
A. de Witt, M. F. Bietenholz, A. Kamble, A. M. Soderberg, A. Brunthaler, B. Zauderer, N. Bartel, and M. P. Rupen
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 455, 511–517 (2016)