Supernova-Alarm! Astronomen haben eine Methode entdeckt, um vorherzusagen, wann Sterne sich selbst zerstören

Supernova-Alarm! Astronomen entdecken einen Weg, den explosiven Tod von Sternen vorherzusagen

Supernovas hinterlassen auffällige Blasen.

(Bildnachweis: Röntgen: National Aeronautics and Space Administration; / Central Control Center / Massachusetts Institute of Technology / L. Lopez et al.; Infrarot: Pa; Übertragung: Natural Science Foundation / National Radio Astronomy Observatory / Synthetic Aperture Radio Telescope)

Ist es nicht ein Glück, dass wir vorhersagen können, wann ein Riesenstern in einer katastrophalen Supernova-Explosion vernichtet wird? Astronomen haben es bereits getan. Wenn ein massereicher roter Stern von dichter Materie umgeben ist, ist Vorsicht geboten: Der Stern wird wahrscheinlich innerhalb weniger Jahre explodieren.

Wenn sich ein massereicher Stern dem Ende seines Lebens nähert, durchläuft er mehrere heftige Phasen. Tief im Kern eines Sterns wechselt es von der Fusion von Wasserstoff zur Fusion schwererer Elemente, beginnend mit Helium und weiter bis hin zu Kohlenstoff, Sauerstoff, Magnesium und Silizium. Am Ende der Kette erreicht der Stern seinen Kern und bildet Eisen. Da Eisen Energie verbraucht, anstatt sie abzugeben, geht der Stern allmählich zu Ende und kippt in weniger als zwölf Minuten in einer fantastischen Explosion, einer sogenannten Supernova, um.

Doch trotz all der Aufregung im Inneren eines Sterns kann es von außen schwer sein, festzustellen, was vor sich geht. Am Ende ihres Lebens dehnen sich diese massereichen Sterne auf ihre maximale Größe aus und werden unglaublich hell – zehntausendmal heller als unsere Sonne. Da die Oberfläche der Sterne jedoch so aufgebläht ist, sinkt ihre Außentemperatur, wodurch sie wie rote Riesen aussehen.

Das bekannteste Beispiel eines solchen proximalen Sterns befindet sich im Sternbild Orion. Befände man ihn in unserem Sonnensystem, würde dieser Stern, der nur die elffache Masse unserer Sonne besitzt, bis zur Umlaufbahn des Jupiters reichen. Es könnte jeden Tag zu einer Supernova werden, aber für die Astronomen könnte „jeden Tag“ auch erst in einer Million Jahren passieren. Obwohl wir wissen, dass solche Sterne irgendwann in einer Supernova explodieren, gibt es keine genaueren Schätzungen als diese. Oder zumindest war es früher so.

Zeitbombe

Nun hat ein Team von Astronomen eine Methode entwickelt, um Supernovas zu erkennen, die innerhalb weniger Jahre verschwinden könnten. Ihre Ergebnisse wurden in der Preprint-Datenbank arXiv und in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Sie untersuchten insbesondere einige Dutzend einzigartige Supernovae vom Typ II-P. Im Vergleich zu anderen Supernovas bleiben diese noch lange nach ihrer ersten Explosion hell.

In einigen Fällen haben Astronomen alte Sternenkataloge durchgesehen und Bilder von Sternen gefunden, bevor sie explodierten. Bei allen scheint es sich um rote Überriesen wie Orion zu handeln. Dies zeigt deutlich, dass solche Sterne Supernova-Kandidaten sind und jederzeit explodieren könnten.

Man geht davon aus, dass die Sterne, die diese Art von Supernova erzeugen, vor ihrer Explosion eine dichte Hülle aus Materie besitzen. Die Dichte dieses Materials ist um mehrere Größenordnungen höher als die Dichte, die im Umkreis des Orion gemessen wurde. Es ist dieses durch die anfängliche Stoßwelle erhitzte Material, das dafür sorgt, dass die Helligkeit erhalten bleibt. es gibt noch jede Menge mehr, das weiterglüht, wenn die ersten Anzeichen der Explosion auftauchen.

Aufgrund des dichten Materials ist dieser Supernova-Typ auch schneller sichtbar als seine exponiertere Verwandte. Wenn die Explosion stattfindet, trifft die Stoßwelle auf das Material, das den Stern umgibt, und verliert auf ihrem Weg durch dieses Material an Kraft. Während die Supernova zunächst über genügend Energie verfügt, um hochenergetische Strahlung wie Röntgen- und Gammastrahlen freizusetzen, liegt die freigesetzte Strahlung, nachdem sich die Stoßwelle mit der umgebenden Materie vermischt hat, im optischen Wellenlängenbereich.

Daher scheinen diese dichten Materialschichten um Sterne auch darauf hinzudeuten, dass eine Supernova kurz bevorsteht.

Super Cocoon

Aber wie lange dauert es, dieses Material zu formen? Die Forscher untersuchten zwei Modelle. In einem Modell blies der Stern Hochgeschwindigkeitswinde von seiner Oberfläche, die im Laufe von Jahrzehnten langsam seine eigenen Trümmer voneinander trennten und ausbreiteten, wodurch die Hülle entstand. Im zweiten Modell explodierte der Stern heftig, bevor er zur Supernova wurde, und schleuderte in weniger als einem Jahr bis zu einem Zehntel der Masse des Gases unserer Sonne in die Umlaufbahn.

Anschließend simulierten die Forscher, wie sich all diese Materie auf unsere Bilder des Sterns auswirken würde. In beiden Fällen wird der Stern, sobald er seinen Schild gebildet hat, zu stark verdeckt sein, um mit unseren derzeitigen Abbildungstechniken erkannt zu werden.

Da uns direkte Bilder einiger Supernovas vorliegen, die weniger als zehn Jahre vor ihrer Explosion aufgenommen wurden, sind die Astronomen zu dem Schluss gekommen, dass das langsame und stetige Modell nicht funktioniert. Andernfalls würde der Stern verdeckt.

All dies bedeutet, dass ein Superriesenstern, sobald er eine dicke Materialschicht um sich herum aufgebaut hat, wahrscheinlich innerhalb weniger Jahre zur Supernova wird. Wenn Sie also durch das Universum reisen und genau in diese Situation geraten, seien Sie gewarnt.

VON: Paul Sutter

FY:jane

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