Chandra beobachtet den ungewöhnlichen Supernova-Überrest Sgr A East

Der Supernova-Überrest Sagittarius A East. (Credits: X-ray: NASA / CXC / Nanjing Univ. / P. Zhou et al. Radio: NSF / NRAO / VLA)
Der Supernova-Überrest Sagittarius A East. (Credits: X-ray: NASA / CXC / Nanjing Univ. / P. Zhou et al. Radio: NSF / NRAO / VLA)

Astronomen könnten das erste Beispiel für eine ungewöhnliche stellare Explosion in unserer Galaxie gefunden haben. Diese Entdeckung wurde mit dem NASA-Weltraumteleskop Chandra gemacht und trägt zum Verständnis darüber bei, wie manche Sterne explodieren und das Universum mit Elementen anreichern, die entscheidend für das Leben auf der Erde waren.

Dieses erstaunliche Objekt liegt nahe des Zentrums der Milchstraßen-Galaxie und ist ein Supernova-Überrest namens Sagittarius A East (kurz Sgr A East). Basierend auf Chandra-Daten klassifizierten Astronomen das Objekt zuvor als die Überreste eines massereichen Sterns, der als Supernova explodierte – einer von vielen explodierten Sternen, die Wissenschaftler katalogisiert haben.

Mit längeren Chandra-Beobachtungen hat ein Astronmenteam jetzt allerdings geschlussfolgert, dass das Objekt der Überrest eines anderen Supernovatyps ist. Es war demnach die Explosion eines Weißen Zwergs, dem geschrumpften Kern eines ehemals sonnenähnlichen Sterns. Wenn ein Weißer Zwerg zu viel Materie von einem Begleitstern abzieht oder mit einem anderen Weißen Zwerg verschmilzt, wird der Weiße Zwerg zerstört, was von einem Lichtblitz begleitet wird.

Astronomen nutzen diese Supernovae des Typs Ia, weil die meisten von ihnen fast dieselbe Menge Licht produzieren, egal wo sie sich befinden. Das erlaubt Forschern, sie für präzise Entfernungsmessungen im Universum zu verwenden und die Expansion des Universums zu untersuchen.

Die Chandra-Daten haben offenbart, dass Sgr A East jedoch nicht aus einer gewöhnlichen Typ-Ia-Supernova hervorging. Stattdessen scheint es so, als würde sie zu einer speziellen Gruppe von Supernovae gehören, die andere relative Mengen an Elementen produziert als es traditionelle Supernovae dieses Typs tun, und die weniger starke Explosionen zeigen. Diese Untergruppe wird als Typ Iax bezeichnet, ein potenziell wichtiges Mitglied der Supernova-Familie.

„Obwohl wir Typ-Iax-Supernovae in anderen Galaxien gefunden haben, hatten wir bis jetzt keine Belege für eine in der Milchstraßen-Galaxie identifiziert“, sagte Ping Zhou von der Nanjing University in China. Zhou leitete die Studie, als er an der University of Amsterdam war. „Diese Entdeckung ist wichtig, um einen Eindruck der vielen Wege zu bekommen, wie Weiße Zwerge explodieren.“

Die Explosionen von Weißen Zwergen sind eine der wichtigsten Quellen für Elemente wie Eisen, Nickel und Chrom im Universum. Der einzige bekannte Ort, an dem diese Elemente erschaffen werden können, ist im Innern eines nuklearen Brennofens von Sternen oder wenn sie explodieren.

„Dieses Ergebnis zeigt uns die Vielfalt an Typen und Ursachen der Explosionen von Weißen Zwergen und die unterschiedlichen Wege, wie sie diese grundlegenden Elemente produzieren“, sagte der Co-Autor Shing-Chi Leung vom Caltech in Pasadena (Kalifornien). „Wenn wir mit der Identität dieses Supernova-Überrests richtig liegen, wäre er das nächstgelegene bekannte Exemplar an der Erde.“

Astronomen diskutieren noch über die Ursache von Typ-Iax-Supernova-Explosionen, aber die gängige Theorie besagt, dass daran thermonukleare Reaktionen beteiligt sind, die sich viel langsamer durch den Stern bewegen als bei Supernovae des Typs Ia. Diese relativ langsame Ausbreitung führt zu schwächeren Explosionen und dadurch auch zu anderen Mengen der Elemente, die bei der Explosion produziert wurden. Es ist auch möglich, dass ein Teil des Weißen Zwergs zurückbleibt.

Sgr A East liegt sehr nah an Sagittarius A*, dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum unserer Milchstraßen-Galaxie, und durchschneidet wahrscheinlich die Materiescheibe, die das Schwarze Loch umgibt. Das Team konnte insgesamt 35 Tage Chandra-Beobachtungen des supermassiven Schwarzen Lochs und der benachbarten Umgebung nutzen, um Sgr A East zu untersuchen und in den Röntgendaten die ungewöhnlichen Elementmuster zu finden. Die Chandra-Ergebnisse stimmen mit Computermodellen überein, laut denen ein Weißer Zwerg langsame Kernreaktionen erfuhr, was ihn zu einem guten Kandidaten für eine Supernova des Typs Iax macht.

„Dieser Supernova-Überrest ist im Hintergrund auf vielen Bildern des supermassiven Schwarzen Lochs zu sehen, die Chandra im Laufe der letzten 20 Jahre gemacht hat“, sagte Zhiyuan Li von der Nanjing University. „Wir könnten endlich herausgefunden haben, was dieses Objekt ist und wie es entstand.“

Forscher beobachten, dass Typ-Iax-Supernovae in anderen Galaxien mit etwa einem Drittel der Rate von Typ-Ia-Supernovae stattfinden. In der Milchstraßen-Galaxie gibt es drei bestätigte Typ-Ia-Supernova-Überreste und zwei Kandidaten, die jünger als 2.000 Jahre sind. Das entspricht einem Alter, als die Überreste noch relativ hell waren, bevor sie sich langsam abschwächten. Wenn Sgr A East jünger als 2.000 Jahre ist und aus einer Supernova des Typs Iax hervorging, schlägt diese Studie vor, dass unsere Galaxie mit anderen Galaxien vergleichbar ist, was die relativen Anzahlen von Typ-Iax-Supernovae in ihnen angeht.

Neben der Vermutung, dass Sgr A East der Überrest aus dem Kollaps eines massereichen Sterns sei, haben frühere Studien auch betont, dass eine normale Typ-Ia-Supernova nicht ausgeschlossen wurde. Die neueste Studie auf Basis der tiefen Chandra-Daten argumentiert sowohl gegen den massereichen Stern als auch gegen die Interpretation als normale Typ-Ia-Supernova.

Diese Ergebnisse wurden am 10. Februar 2021 im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die anderen Co-Autoren der Studie sind Ken’ichi Nomoto of von der University of Tokyo in Japan, Jacco Vink von der University of Amsterdam in den Niederlanden und Yang Chen von der Nanjing University.

Das Marshall Space Flight Center der NASA betreibt das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center am Smithsonian Astrophysical Observatory steuert die wissenschaftlichen Operationen von Cambridge (Massachusetts) und die Flugoperationen von Burlington (Massachusetts) aus.

Quelle

(THK)

Werbung

Ersten Kommentar schreiben

Antworten

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.


*