Die Explosion eines Sterns ist ein dramatisches Ereignis, aber die von dem Stern zurückgelassenen Überreste können sogar noch spektakulärer sein. Ein neues Mittelinfrarotbild des James Webb Space Telescope gibt ein verblüffendes Beispiel. Es zeigt den Supernova-Überrest Cassiopeia A (Cas A), der aus Erdsicht vor 340 Jahren durch eine stellare Explosion erschaffen wurde. Cassiopeia A ist der jüngste bekannte Überrest eines explodierenden massereichen Sterns in unserer Galaxie, was ihn zu einer einmaligen Gelegenheit macht, um mehr darüber zu erfahren, wie solche Supernovae stattfinden.
“Cassiopeia A repräsentiert die beste Gelegenheit, um das Trümmerfeld eines explodierten Sterns zu betrachten und eine Art stellarer Autopsie vorzunehmen und zu verstehen, welcher Sterntyp dort vorher existierte und wie dieser Stern explodierte”, sagte Danny Milisavljevic von der Purdue University in West Lafayatte (Indiana), der leitende Wissenschaftler des Webb-Programms, welches diese Beobachtungen machte.
“Verglichen mit früheren Infrarotbildern sehen wir unglaubliche Details, die wir vorher nicht sehen konnten”, sagte Tea Temim von der Princeton University in Princeton (New Jersey), die ebenfalls an dem Programm mitwirkt.
Cassiopeia A ist ein prototypischer Supernova-Überrest, der von einer Reihe Observatorien auf dem Boden und im Weltraum eingehend untersucht wurde, darunter mit dem Chandra X-ray Observatory der NASA. Die Multiwellenlängenbeobachtungen können miteinander kombiniert werden, um Wissenschaftlern ein umfassenderes Verständnis des Überrests zu geben.
Die Autopsie des Bildes
Die eindrucksvollen Farben des neuen Bildes von Cassiopeia A, bei denen infrarotes Licht in sichtbare Wellenlängen transformiert wurde, enthält eine Fülle an wissenschaftlichen Informationen, die das Team gerade erst herauszuarbeiten beginnt. An der Außenseite der Blase, insbesondere oben und links, liegen Vorhänge aus Materie, die aufgrund der Emissionen von warmem Staub orange und rot erscheinen. Dort trifft Materie, die von dem explodierten Stern abgestoßen wurde, auf Gas und Staub in der Umgebung.
Innerhalb dieser Hülle befinden sich helle, pinkfarbene Filamente, die mit Klumpen und Knoten übersät sind. Sie stellen Materie des Sterns selbst dar, die aufgrund eines Gemischs aus vielen verschiedenen schweren Elementen leuchtet, beispielsweise Sauerstoff, Argon und Neon, sowie Staubemissionen. “Wir versuchen noch, all diese Emissionsquellen zu entwirren”, sagte Ilse de Looze von der Ghent University in Belgien, eine weitere Mitarbeiterin des Programmteams.
Die stellare Materie kann auch als schwache Filamente nahe des inneren Raums der Blase beobachtet werden. Am auffälligsten ist vielleicht ein grüner Bogen, der sich über die rechte Seite der zentralen Blase erstreckt. “Wir gaben ihm zu Ehren des Fenway Park Stadion in Boston den Namen Green Monster. Wenn man genau hinschaut, erkennt man, dass es mit Strukturen übersät ist, die wie Miniblasen aussehen”, sagte Milisavljevic. “Die Form und Komplexität sind unerwartet und sie zu verstehen, ist anspruchsvoll.”
Ursprünge von kosmischem Staub – und uns
Zu den wissenschaftlichen Fragen, bei deren Beantwortung Cassiopeia A helfen könnte, gehört folgende: Woher stammt der kosmische Staub? Beobachtungen haben gezeigt, dass sogar sehr junge Galaxien im jungen Universum große Mengen Staub enthalten. Der Ursprung dieses Staubs ist ohne auslösende Supernovae schwer zu erklären, weil sie große Mengen schwerer Elemente (die Grundbausteine von Staub) im Weltraum verteilen.
Existierende Beobachtungen von Supernovae konnten allerdings nicht die Menge Staub erklären, die wir in diesen jungen Galaxien sehen. Durch die Untersuchung des Supernova-Überrests Cassiopeia A mit dem James Webb Space Telescope hoffen Astronomen, den Staubgehalt besser verstehen zu können.Das könnte unser Wissen darüber erweitern, wo die Grundbausteine von Planeten und auch uns selbst erschaffen werden.
“In Cassiopeia A können wir Regionen räumlich auflösen, die andere Gaszusammensetzungen aufweisen und anschauen, welche Staubtypen in diesen Regionen entstanden”, erklärte Temim.
Supernovae wie jene, die Cassiopeia A erschuf, sind entscheidend für Leben wie wir es kennen. Sie verbreiten Elemente wie das Calcium in unseren Knochen und das Eisen in unserem Blut im interstellaren Weltraum und legen die Grundsteine für neue Stern- und Planetengenerationen.
“Indem wir den Prozess von explodierenden Sternen verstehen, lesen wir unsere eigene Ursprungsgeschichte”, sagte Milisavljevic. “Ich werde den Rest meiner Karriere versuchen, diesen Datensatz zu verstehen.”
Cassiopeia A ist etwa zehn Lichtjahre groß und liegt rund 11.000 Lichtjahre entfernt in Richtung des Sternbildes Cassiopeia.
(THK)
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