Astronomen gelang kürzlich die Entdeckung einer bisher unbekannten Art von Supernova-Explosionen.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Carnegie Institution for Science, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Vertont von Peter Rittinger.
(Bild: Christine Pulliam (CfA))
Im Universum befinden sich unzählige Wolken aus interstellarem Gas und Staub, welche sogenannte Sternentstehungsgebiete bilden. Bedingt durch das Kollabieren dieser Wolken setzt bei diesen neu entstehen Sternen schließlich ein Wasserstoffbrennen ein und die neu „geborenen“ Sterne beginnen damit, Strahlung in das umgebende Weltall auszusenden. Abhängig von verschiedenen Faktoren ist jedoch nach mehreren Millionen bis Milliarden Jahren der für dieses Wasserstoffbrennen benötigte Vorrat an Wasserstoff aufgebraucht und die Sterne treten in die letzte Phase ihres Lebenszyklus‘ ein.
Relativ massearme Sterne beenden ihr Leben dabei als sogenannte Weiße Zwerge – ein Schicksal, welches zum Beispiel auch das Zentralgestirn unseres Sonnensystems in etwa acht Milliarden Jahren ereilen wird. Deutlich massereichere Sterne beenden die letzte Phase ihrer Existenz dagegen mit einem „kosmischen Knalleffekt“ – einer Supernova-Explosion.
Bei einer Supernova handelt es sich um eine gigantische Sternexplosion, welche sich am Ende der letzten „Lebensphase“ eines bestimmten Sterntyps ereignet. Sobald Sterne mit einer ursprünglichen Ausgangsmasse von mehr als acht Sonnenmassen ihren nuklearen Brennstoff verbraucht haben, kollabiert ihr Kern unter der eigenen Masse. Daraus resultiert eine gewaltige Explosion, bei der große Teile der Sternmaterie nach außen geschleudert werden, woraus sich dann ein Supernovaüberrest bildet.
Abhängig von verschiedenen Kriterien werden diese Supernovae von den Astronomen in zwei Haupt- und verschiedene Unterkategorien unterteilt. Im Rahmen ihrer Forschungen ist es jetzt einem internationalem Astronomenteam gelungen, eine bisher unbekannte Art dieser Supernovae zu identifizieren. „Seit mittlerweile über tausend Jahren beobachten Menschen Supernovaexplosionen“, so Ryan Foley vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge/USA. „Und die ganze Zeit über hat sich diese neue Klasse im Verborgenen versteckt.“
Dabei tritt diese neu entdeckte Klasse von Sternexplosionen – sie wurde von den Entdeckern mit der Bezeichnung „Supernovaexplosion vom Typ Iax“ belegt – keineswegs selten auf. Nach dem bisherigen Kenntnisstand dürften die „Iax“-Sternexplosionen einen nicht unwesentlichen Teil der stattfindenden Supernovae-Explosionen repräsentieren. Auf etwa drei Explosionen der Kategorie Ia sollte statistisch gesehen eine weitere Supernova des Typs Iax entfallen. Der Grund für die erst kürzlich erfolgte Entdeckung liegt vielmehr darin begründet, dass solche Explosionen bisher schlichtweg „übersehen“ wurden, da sie etwa hundertmal schwächer als „normale“ Supernovae leuchten.
Im Rahmen ihrer Arbeit, welche kürzlich für eine Publikation in der Fachzeitschrift „Astrophysical Journal“ akzeptiert wurde, konnten die Astronomen 25 Supernovae der Kategorie Iax identifizieren. Durch die Bezeichnung „Iax“ soll deren Ähnlichkeit zu den bereits bekannten Supernovaexplosionen des Typs „Ia“ ausgedrückt werden. Bei einer „Ia“-Supernova handelt es sich um das letzte Stadium von einem in einem Doppelsternsystem befindlichen Weißen Zwerg, welcher zuvor Materie von seinem Partnerstern abgezogen hat. Nach dem Überschreiten einer kritischen Masse zündete im Inneren des Weißen Zwerges erneut ein Kernfusionsprozess, welcher den Stern in der Folge komplett zerrissen hat.
Aufgrund ihrer Beobachtungsdaten gehen Ryan Foley und seine Kollegen bei Supernovae vom Typ Iax von einen ähnlichen Mechanismus aus. Die Partnersterne der Weißen Zwerge haben demzufolge ihre aus Wasserstoff bestehenden Außenschichten bereits in das umgebende Weltall abgestoßen und bestehen fast nur noch aus Helium. Teile des Heliums strömen jetzt langsam zu dem Weißen Zwerg, wo es sich auf dessen Oberfläche sammelt und so langsam die Masse des Weißen Zwerges erhöht.
Der dann letztendlich einsetzende Kernfusionsprozess verläuft jedoch langsamer als bei Supernovae des Typs Ia und dürfte eher einer Verpuffung als einer Explosion ähneln. Aus diesem Grund, so die Astronomen, könnte der Weiße Zwerg daher den erfolgenden Ausbruch überstehen ohne vollständig zerrissen zu werden.
„Eine Supernova vom Typ Iax ist somit im Wesentlichen eher eine Art Mini-Supernova“, so Ryan Foley.
Auffällig bei der Entdeckung war, dass diese neu entdeckten Supernovae durchweg nicht in elliptischen Galaxien auftraten, welche relativ alte Sterne beherbergen. Dies verleitet zu den Schluss, dass Iax-Supernovae vornehmlich in Galaxien auftreten, welche über ein relativ junges Alter verfügen. Speziell durch die Verwendung des derzeit noch im Bau befindlichen Large Synoptic Survey Telescope erhoffen sich die an den Untersuchungen beteiligten Astronomen den Nachweis von weiteren mehreren Tausend Supernovae des Typs Iax.
„Je genauer wir hinschauen, desto mehr Wege finden wir, auf denen Sterne explodieren“, so Mark Phillips von der Carnegie Institution for Science, einer der an der Studie beteiligten Astronomen.
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