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SN2016iet, eine Supernova wie keine andere

– Nachrichten vom 27. August 2019 –

Der Kern der Sterne ist der Ort eines fortwährenden Kampfes zwischen dem Strahlungsdruck der thermonuklearen Reaktionen, die nach außen wachsen, und der Schwerkraft, die versucht, alles zurück in die Mitte des Sterns zu bringen. Der Gleichgewichtspunkt wird als hydrostatisches Gleichgewicht bezeichnet. In den massereichsten Sternen führen Kollisionen zwischen Gammastrahlen und Atomkernen zur Bildung von Elektron-Positron-Paaren, die sich schnell auflösen und neue Gammastrahlen bilden, die den Strahlungsdruck des Kerns unterstützen. Es ist ein fragiles Gleichgewicht, das zerbrochen werden kann.

Einige Instabilitäten können zu einer Überproduktion von Elektron-Positron-Paaren führen. Dieses Phänomen verursacht einen Druckabfall im Kern des Sterns und damit einen teilweisen Kollaps. Dies führt zu einem heftigen Temperaturanstieg und einer plötzlichen Beschleunigung der thermonuklearen Reaktionen. Die resultierende Explosion versetzt den gesamten Stern, ohne etwas zurückzulassen.

Es ist wahrscheinlich diese Art von Supernova, die von GAIA im November 2016 beobachtet wurde. Die Explosion hieß SN2016iet und war Gegenstand eines Artikels am 15. August 2019 in der Zeitschrift The Astrophysical Journal. SN2016iet ist aus mehreren Gründen ein seltsames Ereignis.

Der Stern, der diese Supernova erzeugte, musste mit einer Masse von 200 Sonnenmassen leben, das heißt nahe der Grenze dessen, was aktuelle Modelle für die Bildung eines Sterns zulassen. Die Explosion fand jedoch weit entfernt vom Herzen der Wirtsgalaxie statt, wo man erwarten würde, die massereichsten Sterne zu finden.

In Wirklichkeit wurden nicht eine, sondern zwei Explosionen im Abstand von 100 Tagen beobachtet. Die zweite Explosion ist wahrscheinlich auf die Schockwelle zurückzuführen, die durch das Material ging, das zuvor vom Stern ausgestoßen wurde. Aber auch hier bleibt das Timing nicht wirklich stecken. Um eine zweite Spitze der Leuchtkraft zu beobachten, bedeutet dies, dass sich diese Materie noch in unmittelbarer Nähe des Sterns befand, als wäre sie erst vor einigen Jahren ausgestoßen worden. Wir würden jedoch eher erwarten, dass ein Stern dieser Art über mehrere Jahrtausende hinweg langsam seine Masse verliert.

SN2016iet ist ein komplexes Ereignis, das die Forschung zu Paar-Instabilitäts-Supernovas unterstützen kann. Das Team, das hinter dem Artikel steht, wird nun das Hubble-Weltraumteleskop verwenden, um herauszufinden, was von der Supernova noch übrig ist. Es könnte eine Gelegenheit sein, etwas mehr über diese gigantischen Stars und ihr Lebensende zu erfahren.







N6946-BH1, Geschichte einer gescheiterten Supernova

– Nachrichten vom 24. März 2019

N6946-BH1 ist ein Stern mit einem ziemlich singulären Ende. Es war ein sehr großer Stern, etwa 25 Mal so groß wie die Sonne. Es wurde in der NGC 6946-Galaxie beobachtet, die sich etwa 22 Millionen Lichtjahre von uns entfernt befindet. Wir können denken, dass solch ein massiver Stern sein Leben in der Supernova beendet. In der Tat stieg 2009 die Lichtstärke von N6946-BH1 plötzlich um eine Million Mal heller als die Sonne. Es dauerte einige Monate, bis der Stern vollständig verschwunden war. Es mag sehr hell erscheinen, aber in Wirklichkeit ist es für eine Supernova zu wenig.

Es wird angenommen, dass N6946-BH1 seine Supernova-Explosion verpasst hat. Es wäre direkt in ein schwarzes Loch gefallen, ohne eine explosive Phase zu durchlaufen. Bei der Suche im Infrarotbereich mit dem Spitzer-Weltraumteleskop wurde eine kleine Form beobachtet, die wahrscheinlich auf die gebildete Schwarzloch-Akkretionsscheibe zurückzuführen ist. Wir wissen jedoch noch nicht, wie oft diese Art des Todes eines Sterns vorkommt.

Das Team, das dem Tod von N6946-BH1 folgte, schätzt, dass 10% bis 30% der massiven Sterne als gescheiterte Supernovas sterben könnten. Dies würde perfekt erklären, warum wir weniger Supernovas beobachten, als wir angesichts der großen Anzahl von Sternen erwarten würden. Diese gescheiterten Supernovas könnten auch Phänomene sein, die zu schwarzen Löchern von mehreren zehn Sonnenmassen führen, wie sie in Gravitationswellen von LIGO beobachtet werden.

Typischerweise stößt eine Supernova die meisten äußeren Schichten des Sterns aus, wodurch die Größe des zentralen Schwarzen Lochs reduziert wird. Im Fall von N6946-BH1 wird mehr Masse des Sterns im letzten Schwarzen Loch gefunden, wodurch sich massereichere Schwarze Löcher bilden können. Wir werden wahrscheinlich unser Wissen über dieses Phänomen verbessern, indem wir andere gescheiterte Supernovae beobachten.

Das Wesentliche über Supernovae

Kernkollaps-Supernovae gehören zu den gewalttätigsten Ereignissen im Universum. Wenn ein massereicher Stern das Ende seines Lebens erreicht, verschmilzt er immer schwerere Elemente, bis er es nicht mehr kann. Das hydrostatische Gleichgewicht des Sterns ist dann gebrochen und die Schwerkraft gewinnt die Oberhand. In wenigen Millisekunden kollabiert der Kern des Sterns und bläst die äußeren Schichten in einer gigantischen Explosion.

Diese Ereignisse hinterlassen im kollabierten Kern des Sterns einen Neutronenstern oder im Extremfall ein Schwarzes Loch. So endet das Leben der Sterne, die mindestens acht Sonnenmassen bilden. Aber für die gigantischsten Sterne von mehr als 130 Sonnenmassen nehmen wir an, dass ein anderer Mechanismus ins Spiel kommt. Wir sprechen dann von einer Paarinstabilitäts-Supernova.

Bild von L. Calçada, ESO

Quellen

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