Supernovae, die explosiven Tode von massereichen Sternen, gehören zu den folgenschwersten Ereignissen im Universum, weil sie all jene chemischen Elemente in den Weltraum katapultieren, die in ihren Vorläufersternen produziert wurden. Dazu zählen auch die Elemente, die eine Grundvoraussetzung für die Entstehung von Planeten und Leben sind. Durch ihr helles Strahlen kann man sie auch als Messinstrumente für das sehr weit entfernte Universum verwenden. Nicht zuletzt sind Supernovae astrophysikalische Laboratorien für die Untersuchung von Hochgeschwindigkeitsschockwellen und die Teilchenphysik unter extremen Bedingungen.
Am 31. Mai 2011 entdeckte ein Amateurastronom eine Supernova in der relativ nahen Whirlpool-Galaxie (Messier 51), rund 25,7 Millionen Lichtjahre entfernt. Eine Analyse des Spektrums von SN 2011dh ergab, dass das Vorläuferobjekt ein massereicher Überriese war, der etwa die 13-fache Größe der Sonne besaß (es gibt auch Hinweise auf die Präsenz eines Begleitsterns). Die Explosion erzeugte eine Schockwelle, deren helle, optische Emissionen hauptsächlich von der inneren, dichten und sich langsam bewegenden Materie stammt. Darüber hinaus beobachten Astronomen eine sich schnell bewegende Komponente, die im Radiowellenlängenbereich hell leuchtet.
Die Größe und Expansionsgeschwindigkeit der Schockwelle werden als grundlegende Unterscheidungsmerkmale für verschiedene Supernova-Typen angesehen, wobei die Vorläufersterne beispielsweise eine andere Masse oder andere stellare Eigenschaften besitzen. Deshalb versuchen Astronomen, diese Schockwellen zu erforschen. Unglücklicherweise sind Supernovae relativ selten und bislang wurden nur fünf Supernovae in Galaxien beobachtet, die nahe genug an der Erde sind, damit ihre Schockwellen detailliert untersucht werden konnten.
Die Astronomen Atish Kamble und Alicia Soderberg vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ihre Kollegen haben jetzt eine sechste gemessen. Sie verfolgten die Supernova SN 2011dh seit ihrer Explosion mit verschiedenen Radioteleskopen im Radiowellenlängenbereich, darunter auch mit radiointerferometrischen Einrichtungen, um sehr hoch aufgelöste Bilder der Schockwelle zu erhalten. Jetzt wurden Beobachtungen, die sie 453 Tage nach dem Ereignis machten, mit neueren Messungen kombiniert, wodurch die Wissenschaftler die grundlegende Geometrie der Schockwelle bestimmen konnten: Sie hat eine fast kugelförmige Hülle aus heißer Materie gebildet, deren Radius größer ist als die 120-fache durchschnittliche Distanz zwischen der Sonne und Pluto.
Weil die Forscher wissen, wie lange sich die Schockwelle ausdehnt (etwa 453 Tage), können sie ihre Geschwindigkeit auf rund 19.000 Kilometer pro Sekunde bestimmen, das sind circa 68,4 Millionen Kilometer pro Stunde. Zusammen mit anderen Beobachtungen ihrer Radiohelligkeit spricht das Ergebnis dafür, dass die Expansion fast die gesamte Zeitspanne ohne eine nennenswerte Abbremsung durch interstellare Materie fortschritt. Diese Messungen sind wichtige Überprüfungen der Belastbarkeit von theoretischen Vorhersagen über Supernovae und die zugrundeliegenden Annahmen. Die Ergebnisse stützen die Theorien über Supernova-Schockwellen. Die Forschung ist Teil einer Untersuchung dieser Supernova von der Wiege bis zur Bahre.
Abhandlung: “Imaging the Expanding Shell of SN 2011dh” von A. de Witt, M. F. Bietenholz, A. Kamble, A. M. Soderberg, A. Brunthaler, B. Zauderer, N. Bartel und M. P. Rupen, MNRAS, 455, 511, 2015
Quelle: https://www.cfa.harvard.edu/news/su201549
(THK)
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