Spitzer blickt tief in das Herz der Supernova SN 2014J in der Galaxie M82

Spitzer-Aufnahmen der kürzlich entdeckten Supernova SN 2014J in der Zigarrengalaxie M82. (NASA / JPL-Caltech / Carnegie Institution for Science)
Spitzer-Aufnahmen der kürzlich entdeckten Supernova SN 2014J in der Zigarrengalaxie M82. (NASA / JPL-Caltech / Carnegie Institution for Science)

Die nächstgelegene Supernova ihrer Art, die in den letzten paar Jahrzehnten beobachtet wurde, hat eine globale Beobachtungskampagne ausgelöst, an der eine Vielzahl von Instrumenten auf dem Boden und im Weltraum beteiligt ist, darunter auch das Spitzer Space Telescope der NASA. Mit seinem Staub durchdringenden Infrarotblick trägt es eine wichtige Perspektive zu den Bemühungen bei, indem es direkt in das Herz der Nachwirkungen dieser stellaren Explosion schaut.

Staub in der Heimatgalaxie der Supernova – der sogenannten “Zigarrengalaxie” M82 – verhindert teilweise die Beobachtungen im sichtbaren Licht und in den energiereichen Formen von Licht. Spitzer kann daher all die anderen Observatorien ergänzen, die an der Erstellung eines vollständigen Portraits der Supernova mitwirken. Die seltene Supernova in M82 wurde erstmals am 21. Januar 2014 entdeckt. Eine Supernova ist eine gigantische Explosion, die den Tod mancher Sterne markiert.

“An diesem Punkt der Supernova-Entwicklung lassen Infrarotbeobachtungen uns am tiefsten in das Ereignis hineinblicken”, sagte Mansi Kasliwal, Hubble-Stipendiat und Carnegie-Princeton-Stipendiat an den Observatorien der Carnegie Institution for Science und der leitende Wissenschaftler der Spitzer-Beobachtungen. “Spitzer ist wirklich gut, um den Staub zu durchdringen und festzustellen, was in dem Sternsystem und dessen Umgebung geschieht, aus dem die Supernova hervorging.”

Supernovae zählen zu den energiereichsten Ereignissen im Universum und setzen so viel Energie frei, dass ein einziger Ausbruch eine komplette Galaxie überstrahlen kann. Die neue Supernova mit dem Namen SN 2014J gehört zu einem besonderen Typ, der als Typ-Ia bezeichnet wird. Dieser Supernova-Typ resultiert aus der vollständigen Zerstörung eines Weißen Zwergs, dem kleinen, dichten, alten Überrest eines Sterns wie unserer Sonne. Es werden zwei Szenarien propagiert, die eine Typ-Ia-Supernova auslösen können: In dem ersten Szenario zieht ein Weißer Zwerg mit seiner Gravitation Materie von seinem Begleitstern ab und sammelt Masse an, bis er eine kritische Grenze überschreitet und explodiert. In dem zweiten Szenario bewegen sich zwei Weiße Zwerge in einem Doppelsternsystem aufeinander zu und kollidieren schließlich, was zu der Explosion führt.

Typ-Ia-Supernovae spielen eine entscheidende Rolle bei der Messung der Expansion unseres Universums, weil sie mit fast der gleichen Energiemenge explodieren und mit annähernd gleichförmiger Maximalhelligkeit leuchten. Je schwächer eine Typ-Ia-Supernova von unserem Beobachtungspunkt betrachtet aussieht, desto weiter muss sie entfernt sein. Deswegen werden Typ-Ia-Supernovae als “Standardkerzen” bezeichnet, welche den Astronomen erlauben, die Entfernungen zu nahen Galaxien zu bestimmen. Die Untersuchung von SN 2014J wird dabei helfen, die Prozesse hinter den Typ-Ia-Explosionen zu verstehen, um die theoretischen Modelle weiter zu verbessern.

Eine Woche nachdem Studenten und Mitarbeiter des University College London SN 2014J am 21. Januar 2014 entdeckten, war zufälligerweise bereits eine Beobachtung von M82 mit Spitzer für den 28. Januar 2014 geplant. Nachfolgende Beobachtungen, die ebenfalls Teil von Kasliwals SPIRITS-Programm (SPitzer InfraRed Intensive Transients Survey) waren, fanden am 7., 12., 19. und 24. Februar 2014 statt und sind für den 3. März 2014 geplant.

Die Supernova leuchtet sehr hell in dem infraroten Licht, das Spitzer sieht. Das Teleskop war in der Lage, die Supernova vor und nach ihrer maximalen Helligkeit zu beobachten. Solche frühen Beobachtungen mit einem Infrarotteleskop wurden in der Vergangenheit nur bei wenigen Typ-Ia-Supernovae durchgeführt. Die Wissenschaftler verwenden die Daten momentan, um mehr darüber zu erfahren, wie diese Explosionen ablaufen.

Zu den anderen wichtigen, weltraumbasierten Observatorien, die für die M82-Beobachtungskampagne genutzt werden, gehören das Hubble Space Telescope, das Chandra X-ray Telescope, das Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), das Fermi Gamma-ray Space Telescope und der Swift Gamma Ray Burst Explorer. Neben Spitzer werden weitere wichtige Infrarotbeobachtungen mit dem Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) von Bord eines Flugzeugs gemacht.

Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena (Kalifornien) leitet die Spitzer Space Telescope Mission für das Science Mission Directorate in Washington. Die wissenschaftlichen Operationen werden am Spitzer Space Science Center des California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena durchgeführt. Die Operationen des Weltraumobservatoriums werden von der Lockheed Martin Space Systems Company in Littleton (Colorado) vorgenommen. Die Daten werden im Infrared Science Archive am Infrared Processing and Analysis Center des Caltech archiviert. Das Caltech betreibt das JPL für die NASA.

Quelle: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-061

(THK)

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