Astronomen unter der Führung des Studenten Emmanouil „Manos“ Chatzopoulos und Dr. J. Craig Wheeler von der University of Texas in Austin haben eine weitere extrem helle und seltene Supernova gefunden, die einer neuen Klasse von explodierenden Sternen angehört, welche von Astronomen der University of Texas vor wenigen Jahren identifiziert wurde. Die Supernova SN 2008am ist einer der hellsten explodierenden Sterne, die jemals beobachtet wurden. Die Studie der Forscher enthüllt, dass diese Supernova die hellste bisher entdeckte „selbst-interagierende“ Supernova ist. Bei diesem Typ stellarer Explosionen wird die extreme Helligkeit durch Wechselwirkungen zwischen der Explosionsschockwelle und einer zuvor von dem Stern abgestoßenen Materiehülle verursacht. Diese Abhandlung wurde in der aktuellen Ausgabe des The Astrophysical Journal veröffentlicht.
Die Supernova SN 2008am liegt 3,7 Milliarden Lichtjahre entfernt. Am Punkt ihrer höchsten Leuchtkraft war sie 100 Milliarden Mal heller als die Sonne. Sie setzte in einer Sekunde genug Energie frei, um den Energiebedarf der Vereinigten Staaten für einen Zeitraum zu decken, der eine Million Mal länger als das Alter des Universums ist. Eingehende Studien dieser Supernova helfen dem Team, die Prozesse hinter dieser neuen Klasse von explodierenden Sternen zu verstehen.
Die Supernova wurde von dem ROTSE Supernova Verification Project (RSVP, ehemals als Texas Supernova Search bezeichnet), welches das automatische 18-Inch ROTSE IIIb Telescope am McDonald Observatory der University of Texas benutzt. Im Anschluss beobachteten die Astronomen das Objekt mit einigen der weltgrößten bodengestützten Teleskope und auch Weltraumteleskope in einer Vielzahl von Wellenlängen. Zum Einsatz kamen unter anderem das Hobby-Eberly Telescope, das Keck Telescope, PAIRTEL, das Very Large Array und der Swift Satellit.
Chatzopoulos‘ detaillierte Analyse des Lichts von SN 2008am offenbarte, dass es keine Paarinstabilitätensupernova ist, deren Licht radioaktiven Zerfall erzeugt wird. Stattdessen wird die außergewöhnliche Helligkeit dieser Supernova höchstwahrscheinlich durch Interaktionen zwischen den Überresten der Sternexplosion und einer zuvor abgestoßenen Hülle verursacht. Dieses Modell wird „Zirkumstellare Interaktion“ genannt.
Die Wissenschaftler denken, dass der Vorläuferstern dieser Supernova vom Typ der „Leuchtkräftigen Blauen Veränderlichen“ gewesen sein könnte. Diese massiven Sterne stoßen regelmäßig Materieschichten ab. Das bekannteste Beispiel ist Eta Carinae.
Vor dieser Entdeckung fand die Texas Supernova Search mit SN 2005ap und SN 2006gy die ersten zwei „hellsten Supernovae überhaupt“. Unter dem Dutzend veröffentlichter Beispiele fand die Gruppe fünf, die dieser neuen Klasse angehören, welche die Bezeichnung „super-leuchtstarke Supernovae“ („super-luminous supernovae“, SLSNe) erhielt.
SLSNe sind etwa 100 Mal heller als gewöhnliche Kernkollaps-Supernovae, aber extrem selten. Normale Supernovae explodieren in einer Galaxie mit einer Rate von einer pro Jahrhundert. SLSNe sind mehr als eintausend Mal seltener.
„Wir sind jetzt dabei, unsere Entdeckungen in richtige Wissenschaft umzuwandeln, nicht nur in etwas Neues“, sagte Wheeler. „Das macht es etwas weniger schnell, aber tief in die Natur dieser sehr hellen Ereignisse vorzudringen macht die Wissenschaft natürlich aus. Diese neue Supernova hat uns wichtige neue Anhaltspunkte über ihr Verhalten geliefert.“
Untersuchungen von SLSNe haben zu neuen Einblicken geführt, sagte Chatzopoulos. „Zum ersten Mal studieren wir den Tod hochmassiver Sterne. Die traditionellen Theorien, die wir über die Entstehung von Supernovae haben, warum sie so hell sind, scheinen nicht auf die Klasse der super-leuchtstarken Supernovae anwendbar zu sein. Es müssen andere Mechanismen beteiligt sein.“
Nicht alle SLSNe sind vergleichbar. „Es gibt mannigfaltige Vorläufersterne, die unterschiedliche Auswirkungen haben“, sagte Chatzopoulos. „Es ist ein Zoo.“ Der gemeinsame Faktor ist ihre Helligkeit. „Das Schicksal verschiedener Sterne hängt von ihrer Masse ab“, sagte Wheeler. Er definiert drei Kategorien von hochmassigen Sternen, die als Supernova explodieren:
In dem masseärmsten Fall, etwa zehn bis 20 Sonnenmassen, fällt ein Stern in sich zusammen, weil sein Eisenkern der Gravitation nicht entgegenwirken kann. Das ist die klassische Kernkollaps-Supernova mit normaler Helligkeit.
Die zweite Vorläuferkategorie besteht aus schwereren Sternen, vielleicht bis zu 100 Sonnenmassen. Dieser Sterntyp stößt Materieschichten ab, bevor er stirbt. Die Interaktion zwischen dem während der Supernova abgestoßenen Material und der zuvor abgestoßenen Materie kann die Supernova in den Bereich der super-leuchtstarken Supernovae bringen.
Die letzte Kategorie beinhaltet die schwersten Vorläufersterne mit über 100 Sonnenmassen. „In diesem Fall sagen die aktuellen Theorien voraus, dass sie Materie und Antimaterie – Paare aus Elektronen und Positronen – produzieren, weil sie so heiß sind“, sagte Wheeler. „Dieser Prozess destabilisiert den ganzen Stern und er kontrahiert, entzündet den thermonuklearen Brennstoff und explodiert dann, wodurch der komplette Stern zerrissen wird.“ Dieser Typ wird „Paarinstabilitätensupernova“ genannt.
Von den drei Explosionsklassen, die Wheeler beschreibt, würden die ersten beiden einen stellaren Überrest in Form eines Neutronensterns oder Schwarzen Lochs hinterlassen. Die letzte und massivste würde vollständig explodieren, ohne einen Überrest zu hinterlassen.
Obwohl sie einen neuen Rekord aufgestellt haben, hat das Team die Untersuchung super-leuchtstarker Supernovae noch nicht beendet. Ihre Arbeit, die Supernova SN 2008am zu verstehen, könnte den Ursprung von der Hälfte der bekannten Beispiele erklären, aber wie Wheeler sagt, „für einen Wissenschaftler ist das Interessante, was ist die andere Hälfte? … Wir wollen sie alle verstehen, bevor unsere Arbeit beendet ist.“
Quelle: http://mcdonaldobservatory.org/news/releases/2011/0328.html
(THK)
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