Eine ungewöhnlich langlebige Supernova

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Als am 22. September 2014 im Sternbild „Großer Wagen“ eine Supernova aufleuchtete, hielten die Astronomen die Erscheinung zunächst für eine ganz gewöhnliche Sternexplosion. Doch die Supernova leuchtete und leuchtete – über 600 Tage lang, länger als jede andere, zuvor beobachtete Supernova. Ein internationales Forscherteam präsentiert jetzt die gesammelten Beobachtungen dieser Supernova, die mit keinem der Modelle für explodierende Sterne in Einklang zu bringen sind. Vermutlich handelte es sich um einen extrem massereichen Stern, der vor seiner endgültigen Explosion mehrere starke Ausbrüche produziert hat, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Die Lichtkurve der Supernova zeigt mindestens fünf Ausbrüche und verläuft über 600 Tage lang nahezu konstant“, schreiben Iair Arcavi vom Las Cumbres Observatory in Kalifornien und seine Kollegen. Zudem zeige sich im Spektrum der Supernova nicht, wie sonst üblich, eine Abnahme der Geschwindigkeit und der Temperatur des ausgestoßen Materials im Laufe der Zeit. Historische Aufzeichnungen deuten darüber hinaus an, dass der Stern bereits im Jahr 1954 einen ersten Helligkeitsausbruch gezeigt hat. Aufgespürt haben die Himmelsforscher die Supernova mit der „Palomar Transient Factory“ PTF, einer automatisch arbeitenden Weitwinkelkamera zur Suche nach ungewöhnlichen, kurzzeitigen Veränderungen am Himmel. Die Astronomen stuften die unter der Nummer iPTF14hls katalogisierte Sternexplosion als gewöhnliche Supernova des Typs II-P ein, das Ende eines Sterns mit mehr als der achtfachen Sonnenmasse, bei der die Helligkeit typischerweise ein etwa hundert Tage andauerndes Plateau zeigt. Doch als diese Supernova auch nach vier Monaten nicht schwächer wurde, gab das PTF-Team Alarm, um weltweit Astronomen zu Beobachtungen des mysteriösen Objekts anzuregen.

Bei einer Supernova des Typs II kollabiert der Kern eines massereichen Sterns zu einem Neutronenstern oder Schwarzen Loch. Der Kollaps löst zugleich eine nach außen laufende Stoßwelle aus, die den äußeren Stern zerreißt. Das so mit hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur ausgestoßene Material leuchtet auf, wird aber im Laufe der Zeit langsamer und kühlt ab. Nicht so jedoch bei iPTF14hls: Die spektroskopischen Messungen der Astronomen zeigen eine konstante Geschwindigkeit und eine konstante Temperatur der ausgestoßenen Hülle.

Arcavi und seine Kollegen haben versucht, die Beobachtungen mit verschiedenen Modellen der Explosion massereicher Sterne in Einklang zu bringen – ohne Erfolg. Am vielversprechendsten seien, so die Forscher, Modelle mit Sternmassen im Bereich von 95 bis 130 Sonnenmassen. Solche extrem massereichen Sterne könnten vor ihrer finalen Explosion mehrere instabile Phasen durchlaufen und dabei bereits supernovaähnliche Ausbrüche zeigen.

Allerdings vermag auch ein solches Modell nicht die konstante Temperatur zu erklären. Es müsse also, so folgern Arcavi und seine Kollegen, einen weiteren Prozess geben, der am Ausstoß der Materie extrem massereicher Sterne beteiligt ist. Weitere Beobachtungen des Überrests der Supernova iPTF14hls, sowie die Suche nach ähnlichen Sternexplosionen könnten so Einblicke in die Entwicklung extrem massereicher Sterne liefern.

Quelle: dx.doi.org/10.1038/nature24030

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