Die Supernova SN 2007bi fiel bereits vor zwei Jahren aufgrund ihrer lang anhaltenden großen Helligkeit auf. Durch genauere Beobachtungen und Auswertungen stellte sie sich jetzt als neuer Supernovatyp heraus.
Ein Beitrag von Günther Glatzel und Timo Lange. Quelle: Lawrence Berkeley National Laboratory, EurekAlert.org, Raumcon. Vertont von Peter Rittinger.
(Illustration: NASA/CXC/M. Weiss)
Bereits vor einigen Jahrzehnten wurde theoretisch ein spezieller Typ von Supernovae vorhergesagt, bei dem sehr energiereiche Gammastrahlung im Inneren des Sterns zu Paarbildung führt, wodurch der Druck zunächst sinkt: Energie wird bei der Kollision der hochenergetischen Gammateilchen mit Atomkernen in Materie, d.h. andere Teilchen, umgewandelt. In diesem Fall wird die Energiedichte bei der Kollision der Gammaphotonen mit den im Stern vorhandenen Wasserstoff- und Heliumkernen so hoch, dass Paare von Elektronen und ihren Antiteilchen, den Positronen, erzeugt werden.
Diese Paarerzeugung kann erst bei sehr hohen Temperaturen, d.h. nur in den massereichsten Sternen erfolgen, da nur dort die Gammastrahlung entsprechend energiereich ist, um Elektron-Positron-Paare zu erzeugen. Setzt dieser Prozess einmal ein, stehen die Gammateilchen nicht mehr zur Verfügung um den Kollaps des Sterns aufzuhalten, wodurch der Kern noch dichter und heißer wird. Das wiederum führt zu noch energiereicherer Gammastrahlung, welche noch mehr Elektron-Positron-Paare erzeugt. Zwar senden diese Paare bei ihrer meist sehr schnell stattfindenden gegenseitigen Annihilation wiederum ein Gammateilchen aus, aber dieses ist nun nicht mehr ausgerichtet und kann den Sternenkollaps nicht mehr stoppen – es findet eine sich selbst verstärkende Rückkopplung statt, an deren Ende der schrumpfende Kern durch Fusionsprozesse umso gewaltiger explodiert und den ganzen Stern, ohne dass ein Schwarzes Loch zurückbleibt, zerreißt. Vergleichbar ist dies mit der Zündung einer riesigen Fusionsbombe. Dabei entstehen große Mengen schwere, radioaktive Isotope deren Zerfall die umgebenden Gasmassen lange nachleuchten lassen.
Im Falle SN 2007bi konnte aus anderthalbjähriger intensiver Beobachtung mit verschiedenen Hochleistungsteleskopen ermittelt werden, dass der Stern zuvor mehr als 200 Sonnenmassen besessen haben musste. Ebenso erstaunlich ist der Fakt, dass sich die Supernova in einer Zwerggalaxie nahe der Milchstraße ereignete. Bisher hatte man sich eher auf Ereignisse in größeren Galaxien konzentriert.
SN 2007bi war im Zuge einer automatischen Suche nach derartigen Ereignissen im Rahmen der PALOMAR-Quest Survey entdeckt und sogleich als ungewöhnlich identifiziert worden. Da das verantwortliche Team der sogenannten Nearby Supernova Factory am Lawrence Berkeley National Laboratory (USA) bereits etwa 1.000 Supernovae entdeckt hat, eine fast alltägliche Beobachtung. Die weitere Auswertung, an der auch Wissenschaftler vom Weizmann-Institut in Israel beteiligt waren, ergab dann weitere Besonderheiten, die jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden. So bestand das Innere des Sterns zum Ende dessen Existenz zum größten Teil aus Sauerstoff und war extrem heiß. Dabei wurden Gamma-Photonen emittiert, deren Energie beim Aufeinandertreffen so groß war, dass Paare aus Teilchen und Antiteilchen “kondensieren” konnten. Der dabei auftretende “Verlust” an Energie ist letztlich dafür verantwortlich, dass der thermische Druck nicht mehr ausreicht, um der Gravitation des Riesensterns entgegenzuwirken. Die Verdichtung führte zu weiterer Temperatur- und Druckerhöhung, was schließlich in einer thermonuklearen Explosion gipfelte, bei der große Mengen Nickel entstanden, welches unter Abgabe von Positronen und Gammastrahlung zu Cobalt zerfällt. Dies ergaben Computermodelle, die nach den Spektralmessungen der Supernova erstellt worden waren.
Mittlerweile hat das Team um Avishay Gal-Yam vom Weizmann-Institut mehrere ähnliche Supernovae in Zwerggalaxien rund um die Milchstraße im Fokus, so dass in nächster Zeit weitere Rekordentdeckungen zu erwarten sind.
Raumcon: