Supernova SN 1987A – Der Anbeginn einer neuen Ära

Diese Hubble-Aufnahme zeigt die Supernova SN 1987 (Bildmitte) in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie unserer Milchstraßen-Galaxie. (Credits: NASA, ESA, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation), and M. Mutchler and R. Avila (STScI))
Diese Hubble-Aufnahme zeigt die Supernova SN 1987 (Bildmitte) in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie unserer Milchstraßen-Galaxie. (Credits: NASA, ESA, R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation), and M. Mutchler and R. Avila (STScI))

Vor drei Jahrzehnten entdeckten Astronomen einen der hellsten explodierenden Sterne seit über 400 Jahren. Die gigantische Supernova mit der Katalogbezeichnung SN 1987A leuchtete für mehrere Monate nach ihrer Entdeckung am 23. Februar 1987 mit der Energie von 100 Millionen Sonnen.

Seit dieser Erstbeobachtung hat die Supernova SN 1987A die Astronomen weiterhin mit ihrer spektakulären Lichtshow fasziniert. Sie liegt in der nahen Großen Magellanschen Wolke und ist die nächstgelegene Supernova-Explosion, die seit hunderten Jahren beobachtet wurde. Damit ist sie die bislang beste Gelegenheit für Astronomen, um die Phasen vor, während und nach dem Tod eines Sterns zu untersuchen.

Um den 30. Jahrestag der Supernova SN 1987A zu feiern, wurden neue Bilder, Zeitraffervideos, eine datenbasierte Animation und ein dreidimensionales Modell veröffentlicht. Die Animation basiert auf einer Arbeit, die von Salvatore Orlando vom INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo (Italien) geleitet wurde. Durch Kombination von Daten der Weltraumteleskope Hubble und Chandra, sowie dem internationalen Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) können Astronomen und die Öffentlichkeit die Supernova SN 1987A so erforschen wie niemals zuvor.

Hubble hat SN 1987A seit 1990 wiederholt beobachtet und hunderte Bilder gemacht. Chandra begann mit der Beobachtung von SN 1987A kurz nach seiner Inbetriebnahme im Jahr 1999. ALMA, ein leistungsfähiges Netzwerk aus 66 Antennen, sammelt seit seiner Fertigstellung hochaufgelöste Daten von SN 1987A im Millimeter- und Submillimeterbereich.

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Video-Link: https://youtu.be/k7nQsz7S7Eg

 

“Die 30 Jahre voller Beobachtungen von SN 1987A sind wichtig, weil sie Einblicke in die letzten Stadien der Sternentwicklung geben”, sagte Robert Kirshner vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge (Massachusetts) und der Gordon and Betty Moore Foundation in Palo Alto (Kalifornien).

Die neuesten Daten dieser leistungsfähigen Teleskope deuten darauf hin, dass SN 1987A eine wichtige Grenze überschritten hat. Die Supernova-Schockwelle bewegt sich über den dichten Gasring hinaus, der spät im Leben des Vorläufersterns produziert wurde, als ein schneller Sternwind mit einem langsameren Wind kollidierte, den er in einer früheren Roter-Riese-Phase der Sternentwicklung erzeugte. Was hinter dem Ring liegt, ist momentan noch nicht genau bekannt und hängt von den Einzelheiten der Entwicklung ab, als der Stern ein Roter Riese war.

“Die Einzelheiten dieses Übergangs werden Astronomen zu einem besseren Verständnis über das Leben des explodierten Sterns verhelfen, und wie er zugrunde ging”, sagte die Leiterin der neuesten Chandra-Studie über SN 1987A, Kari Frank von der Pennsylvania State University.

Supernovae wie SN 1987A können das umgebende Gas durcheinanderbringen und die Entstehung neuer Sterne und Planeten anstoßen. Das Gas, aus dem sich diese Sterne und Planeten bilden, wird mit Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Eisen angereichert sein, den Grundelementen allen bekannten Lebens. Diese Elemente werden innerhalb des Vorläufersterns und während der Supernova-Explosion selbst erbrütet und dann in ihrer Heimatgalaxie durch expandierende Supernova-Überreste verstreut. Nachfolgende Untersuchungen von SN 1987A sollten einzigartige Einblicke in die frühen Phasen dieser Ausbreitung geben.

3D-Simulation des Gasrings der Supernova SN 1987A. (Credits: NASA, ESA, and F. Summers and G. Bacon (STScI); Simulation Credit: S. Orlando (INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo))
3D-Simulation des Gasrings der Supernova SN 1987A. (Credits: NASA, ESA, and F. Summers and G. Bacon (STScI); Simulation Credit: S. Orlando (INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo))

Einige Highlights aus den Studien mit diesen Teleskopen:
Hubble-Untersuchungen haben offenbart, dass der dichte Gasring um die Supernova in sichtbarem Licht leuchtet und einen Durchmesser von etwa einem Lichtjahr besitzt. Der Ring war bereits mindestens 20.000 Jahre vor der Explosion des Sterns dort. Ein Ultraviolettblitz von der Explosion regte das Gas in dem Ring an und lässt es Jahrzehnte lang leuchten.

Die innerhalb des Rings erkennbare Zentralstruktur ist jetzt bis auf etwa ein halbes Lichtjahr Durchmesser gewachsen. Am bemerkenswertesten sind zwei Materiefahnen im Zentrum des Supernova-Überrests, die sich mit ungefähr 32 Millionen Kilometern pro Stunde voneinander entfernen.

Von 1999 bis 2013 zeigten Chandra-Daten einen expandierenden Ring aus Röntgenemissionen, der stetig heller wurde. Die Schockwelle der ursprünglichen Explosion raste durch den Gasring, der die Supernova umgab, und heizte ihn auf, wodurch er Röntgenemissionen produzierte.

In den vergangenen paar Jahren hat der Ring aufgehört, im Röntgenbereich heller zu werden. Von Februar 2013 bis zu den letzten analysierten Chandra-Beobachtungen vom September 2015 blieb die Gesamtmenge der Röntgenstrahlen mit geringer Energie konstant. Außerdem begann der unten links sichtbare Teil des Gasrings sich abzuschwächen. Diese Veränderungen sind Hinweise darauf, dass sich die Schockwelle der Explosion hinter den Ring in eine Region mit weniger dichtem Gas ausgebreitet hat. Das repräsentiert das Ende einer Ära für SN 1987A.

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Video-Link: https://youtu.be/g12g2Nq3_2I

 

Seit 2012 nutzten Astronomen ALMA, um die leuchtenden Überreste der Supernova zu beobachten und zu erforschen, wie genau der Überrest große Mengen Staub aus den neuen Elementen formt, die in dem Vorläuferstern erschaffen wurden. Ein Teil dieses Staubs wird in den interstellaren Weltraum gelangen und könnte zu den Grundbausteinen zukünftiger Sterne und Planeten in einem anderen System werden. Diese Beobachtungen sprechen auch dafür, dass der Staub im frühen Universum wahrscheinlich aus vergleichbaren Supernova-Explosionen hervorging.

Astronomen suchen auch noch nach Anhaltspunkten für ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern als Überbleibsel der Explosion. Sie beobachteten einen Neutrinoblitz von dem Stern genau zu dem Zeitpunkt, als er explodierte. Dieser Nachweis macht Astronomen fast sicher, dass sich ein kompaktes Objekt bildete, als das Zentrum des Sterns kollabierte – entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Aber bisher hat kein Teleskop Hinweise auf ein solches Objekt gefunden.

Die neuesten Visualisierungen wurden durch eine Kombination aus verschiedenen Informationsquellen möglich gemacht, darunter Simulationen von Salvatore Orlando und seinen Kollegen. Die Chandra-Studie von Frank und Kollegen kann hier online angeschaut werden. Die kürzlichen ALMA-Ergebnise zu SN 1987A sind ebenfalls online verfügbar.

Diese Bilder entstanden zwischen 1994 und 2016 und demonstrieren den Helligkeitsanstieg des Gasrings um den explodierten Stern. (Credits: NASA, ESA, and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation), and P. Challis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics))
Diese Bilder entstanden zwischen 1994 und 2016 und demonstrieren den Helligkeitsanstieg des Gasrings um den explodierten Stern. (Credits: NASA, ESA, and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Gordon and Betty Moore Foundation), and P. Challis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics))

Das Chandra-Programm wird von Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington geleitet. Das Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge (Massachusetts) steuert Chandras Wissenschafts- und Flugoperationen.

Das Hubble Space Telescope ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA (European Space Agency). Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STSci) in Baltimore führt die wissenschaftlichen Operationen Hubbles durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. in Washington für die NASA betrieben.

ALMA ist eine Partnerschaft der Europäischen Südsternwarte ESO (die ihre Mitgliedsstaaten repräsentiert), der National Science Foundation (NSF) in den USA und der National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Japan. Die Partnerschaft erfolgt zusammen mit dem National Research Council (Kanada), NSC und ASIAA (Taiwan) und KASI (Südkorea) in Kooperation mit der Republik Chile. Das Joint ALMA Observatory wird von der ESO, AUI/NRAO und dem National Astronomy Observatory of Japan (NAOJ) betrieben.

Quelle

(THK)

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