Mit einem kleinen automatisierten Teleskopsystem wurde eine Supernova mit einer gegenüber üblichen Sternenexplosionen mehrere Tausend Mal größeren Helligkeit erfasst. Die neue Nova gibt Forschern einige Rätsel auf.
Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: American Association for the Advancement of Science (AAAS), The Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics at Peking University (KIAA-PKU), The Ohia State University (OSU)
ASAS-SN-15lh von einem Exoplaneten in
einem Abstand von 10.000 Lichtjahren von
der Nova
(Bild: Beijing Planetarium / Jin Ma)
Das Teleskopsystem mit der Bezeichnung All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN), bestehend aus einem Verbund aus acht Teleskopen mit einem Durchmesser von jeweils 14 Zentimetern an Standorten in Chile und Hawaii ist gemäß seiner Bezeichnung in der Lage, am Nachthimmel vollautomatisch nach Supernovae zu suchen und ihn alle zwei bis drei Tage vollständig abzutasten.
Sterne sind gewissermaßen atomare Öfen, in ihren Kernen wird aus Wasserstoff kontinuierlich Helium fusioniert. Bei einem Stern, der eine größere Masse als das etwa Achtfache unserer Sonne hat, führt das Ausgehen von Wasserstoff als Brennmaterial für das nukleare Fusionsfeuer unweigerlich zum Zusammenbruch. Bei einem solchen Kollaps entstehen Temperaturen, die hoch genug sind, dass durch Kernfusion auch schwere Elemente gebildet werden können.
Auf den Zusammenbruch folgt eine Gegenbewegung, die letztlich in einer spektakulären Explosion, einer Supernova, endet. Supernovae können dank der bei den enormen, bei der Explosion freiwerden Energiemengen so hell leuchten wie ganze Galaxien, im Unterschied zu letzteren aber nur für eine geringe Zeitspanne.
Die aktuell bekannt gemachte Entdeckung erfolgte im Juni 2015. Die in rund 3,8 Milliarden Lichtjahren Entfernung beobachtete Supernova wird jetzt als ASAS-SN-15lh bezeichnet. Das Maximum ihrer Leuchtkraft überstieg die durchschnittliche Leuchtkraft unserer Milchstraße um das fünfzig-fache. (Auf Grund der riesigen Entfernung ist die Supernova trotz allem nicht mit dem nackten Auge zu beobachten).
Die Leuchtkraft unserer Sonne wurde bei dem Ereignis um das rund 570-Milliarden-fache übertroffen. Die Leuchtkraft unserer gesamten Galaxie, der Milchstraße, mit ihren über 100 Milliarden Sternen wurde um das etwa zwanzigfache übertroffen.
Nur kurze Zeit nach der Entdeckung der Supernova war eine Anzahl weiterer am Erdboden und im Weltraum stationierter Teleskope auf die entsprechende Himmelsregion ausgerichtet.
Eine konzertierte Beobachtungskampagne förderte zum Beispiel zu Tage, dass die Energie, die von der Supernova in den ersten vier Monaten seit ihrer Entdeckung abgestrahlt wurde, einem Wert entspricht, für dessen Erreichung unsere Sonne in ihrem derzeitige Zustand rund 90 Milliarden Jahre lang leuchten müsste.
Spektren der Explosion, die eine Arbeitsgruppe der Carnegie Observatories aus den Vereinigten Staaten von Amerika mit dem 2,5-Meter-Irénée du Pont-Teleskop in Chile aufgezeichnet hat, lieferten Informationen zu den chemischen Elementen, die die Supernova ins All geschleudert hat. Zum Erstaunen der beteiligten Astronomen ähneln die Daten keinen anderen zu den rund 200 Supernovae, die die Arbeitsgruppe bis dato entdeckt hat.
Am Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics (KIAA) der Universität Peking ging man der Sache auf den Grund. Nicht jede gebuchte Beobachtungszeit bei verschiedenen angefragten Observatorien konnte wetterbedingt und wegen technischer Schwierigkeiten genutzt werden, doch schließlich standen weitere Spektren zur Verfügung, die sich auswerten ließen.
Bei der Begutachtung der Daten ergab sich eine gewisse Nähe zu der vorher stärksten jemals beobachteten Supernova namens iPTF13ajg. Die neue Supernova scheint hinsichtlich einiger Kriterien zu einer Klasse zu gehören, die “hydrogen-poor SLSN” für wasserstoffarme extrem leuchtstarke Supernovae genannt wird.
Die Beobachtungsdaten zu ASAS-SN-15lh beschäftigen Theoretiker derzeit besonders, weil sie ein verwirrendes Bild zeichnen.
Bei einer “hydrogen-poor SLSN” entsteht nach dem Aufbrauchen des Fusionsbrennstoffs in einem alten Stern, dem Zusammenbruch und der folgenden Explosion ein schnell rotierender Neutronenstern mit extrem starken Magnetfeldern – ein sogenannter Magnetar.
Der Theorie zufolge ist es dann die starke magnetische Energie, die ausgehend vom Magnetar die sich im All weiter ausbreitende Explosion mit zusätzlicher Energie versorgt und für ihre ungewöhnliche Helligkeit verantwortlich ist.
Die bei ASAS-SN-15lh beobachteten Energien sind aber derartig groß, dass das Szenario mit einem Magnetar als Energielieferant in Frage steht. Ein passender Magnetar müsste sich mindestens 1.000 Mal pro Sekunde um die eigne Achse drehen und die Rotationsenergie mit einem Wirkungsgrad zu annähernd 100 Prozent umsetzen. Ein solcher Millisekunden-Magnetar wäre ein Extremfall innerhalb dessen, was Wissenschaftler derzeit als physikalisch möglich betrachten.
Ursache für das erreichte Energieniveau könnte auch der Tod eines extrem großen schweren Sterns sein, eines Objekts, das in den erforderlichen Ausmaßen bisher nicht für möglich gehalten wurde.
Man hatte gemäß der Theorie zu “hydrogen-poor SLSN” außerdem erwartet, dass entsprechende Supernovae in nur schwach leuchtenden Zwerggalaxien mit vielen jungen Sternen auftreten würden. ASAS-SN-15lh zeigte sich aber vermutlich in einer großen, hellen Galaxie.
Bisher beobachte “hydrogen-poor SLSN” geschahen sämtlich in schwach leuchtenden Zwerggalaxien. Sie erreichten weder die extreme Leuchtkraft noch die besonders hohe Temperatur von ASAS-SN-15lh.
Weitere Beobachtungen werden helfen, die Frage zu klären, ob die Supernova tatsächlich im unterstellten Gebiet auftrat, oder doch in einer Zwerggalaxie, deren Existenz bisher auf Grund einer großen Nähe zur hellen, großen Nachbargalaxie nicht auf dem Beobachtungsweg nachgewiesen werden konnte. Dabei soll unter anderem das Weltraumteleskop Hubble zum Einsatz kommen.
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