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Wie schnell dehnt sich die Explosionsfront einer Supernova aus? Ist es nahe der Lichtgeschwindigkeit oder weniger als ein Viertel der Lichtgeschwindigkeit?
Die Geschwindigkeit der Explosionsfront hängt von der anfänglichen Energiefreisetzung und der Dichte des Mediums ab, in das sie sich ausdehnt, siehe hier.
Die Theorie schlägt vor und Messungen bestätigen Ausdehnungsraten in der Größenordnung von Tausenden von km/s oder einigen $ imes 10^6 mbox{m/s}$ oder $sim 1\% mbox{c}$.
Hubble lokalisiert Supernova-Explosion (Astronomie)
Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA hat den Supernova-Überrest mit dem Namen 1E 0102.2-7219 beobachtet. Forscher verwenden Hubbles Bilder des verbliebenen Objekts, um die Uhr auf den expandierenden Überresten dieses explodierten Sterns zurückzudrehen, in der Hoffnung, das Supernova-Ereignis zu verstehen, das ihn vor 1700 Jahren verursachte.
In diesem Hubble-Bild ist eine expandierende, gasförmige Leiche zu sehen – ein Supernova-Überrest – bekannt als 1E 0102.2-7219. Es ist der Überrest eines Sterns, der vor langer Zeit in der Kleinen Magellanschen Wolke explodierte, einer etwa 200 000 Lichtjahre entfernten Satellitengalaxie unserer Milchstraße. Da sich die Gasknoten in diesem Supernova-Überrest mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen von der Supernova-Explosion bewegen, sind diejenigen, die sich auf die Erde zubewegen, in dieser Zusammensetzung blau und diejenigen, die sich wegbewegen, rot dargestellt. Dieses neue Hubble-Bild zeigt diese Gasbänder, die sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 3,2 Millionen Stundenkilometern von der Explosionsstelle entfernen. Mit dieser Geschwindigkeit könnten Sie in 15 Minuten zum Mond und zurück reisen. Anerkennung: NASA, ESA und J. Banovetz und D. Milisavljevic (Purdue University)
Der vor langer Zeit explodierte Stern gehört zur Kleinen Magellanschen Wolke, einer rund 200 000 Lichtjahre entfernten Satellitengalaxie unserer Milchstraße. Der dem Untergang geweihte Stern hinterließ eine expandierende, gasförmige Leiche – einen Supernova-Überrest – bekannt als 1E 0102.2-7219.
Da sich die Gasknoten in diesem Supernova-Überrest mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen von der Supernova-Explosion bewegen, sind diejenigen, die sich auf die Erde zubewegen, in dieser Zusammensetzung blau und diejenigen, die sich wegbewegen, rot dargestellt. Dieses neue Hubble-Bild zeigt diese Gasbänder, die sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 3,2 Millionen Stundenkilometern von der Explosionsstelle entfernen. Mit dieser Geschwindigkeit könnten Sie in 15 Minuten zum Mond und zurück reisen.
Forscher haben das Hubble-Archiv auf der Suche nach Bildern des Supernova-Überrests mit sichtbarem Licht untersucht und die Daten analysiert, um eine genauere Schätzung des Alters und des Zentrums der Supernova-Explosion zu berechnen.
Nach ihren neuen Schätzungen [1] traf das Licht dieser Explosion vor 1700 Jahren während des Untergangs des Römischen Reiches auf der Erde ein. Diese Supernova wäre nur für Bewohner der Südhalbkugel der Erde sichtbar gewesen. Leider gibt es keine bekannten Aufzeichnungen über dieses titanische Ereignis. Frühere Studien schlugen Explosionsdaten vor 2000 und 1000 Jahren vor, aber diese neue Analyse gilt als robuster.
Um den Zeitpunkt der Explosion zu bestimmen, untersuchten die Forscher die kaulquappenförmigen, sauerstoffreichen Klumpen von Ejekta, die von dieser Supernova-Explosion herausgeschleudert wurden. Ionisierter Sauerstoff ist ein ausgezeichneter Tracer, da er im sichtbaren Licht am hellsten leuchtet. Durch die Verwendung der leistungsstarken Auflösung von Hubble zur Identifizierung der 22 sich am schnellsten bewegenden Ejekta-Klumpen oder Knoten stellten die Forscher fest, dass diese Ziele am wenigsten wahrscheinlich durch den Durchgang durch interstellares Material verlangsamt wurden. Dann verfolgten sie die Bewegung der Knoten rückwärts, bis der Auswurf an einem Punkt zusammenlief und die Explosionsstelle identifizierte. Sobald das bekannt war, konnten sie berechnen, wie lange die schnellen Knoten brauchten, um vom Explosionszentrum zu ihrem aktuellen Standort zu gelangen.
Hubble maß auch die Geschwindigkeit eines vermuteten Neutronensterns – des zerschmetterten Kerns des zum Scheitern verurteilten Sterns – der von der Explosion ausgestoßen wurde. Nach Schätzungen der Forscher muss es sich mit mehr als 3 Millionen Kilometern pro Stunde vom Explosionszentrum entfernen, um seine aktuelle Position zu erreichen. Der vermutete Neutronenstern wurde bei Beobachtungen mit dem Very Large Telescope des European Southern Observatory in Chile in Kombination mit Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA identifiziert.
Anmerkungen
[1] Das internationale Astronomenteam, das diese Studie durchgeführt hat, besteht aus J. Banovetz, D. Milisavljevic, N. Sravan, RA Fesen, DJ Patnaude, PP Plucinsky, WP Blair, KE Weil, JA Morse, R. Margutti und Herr Drout.
Die Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops, die an dieser Studie beteiligt sind, sind mit den Programmen 6052 (Morse), 12001 (Green), 12858 (Madore) und 13378 (Milisavljevic) verbunden.
Diese Ergebnisse wurden auf dem virtuellen Treffen der 237. American Astronomical Society am 14. Januar 2021 vorgestellt und werden im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Endlich können Sie die Explosion einer kosmischen Supernova mit eigenen Augen sehen
Eine geisterhafte “hand”, die durch den Kosmos greift, hat uns einfach eine neue Wahrnehmung des gewaltsamen Todes großer Sterne gegeben.
Die spektakuläre Struktur ist der Auswurf einer Kernkollaps-Supernova, die Astronomen durch das Fotografieren über einen Zeitraum von 14 Jahren beobachten konnten, da sie mit rund 4.000 Kilometern pro Sekunde in den Weltraum schießt.
Auf Anregung der “fingers” schlägt der Supernova-Überrest und die Druckwelle – mit dem Namen MSH 15-52 – in eine als RCW 89 bezeichnete Treibstoffwolke und erzeugt Stöße und Knoten in den Materialien. und die zunehmende Supernova zu verlangsamen.
MSH 15-52 befindet sich 17.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und scheint einer der jüngsten identifizierten Supernova-Überreste innerhalb der Milchstraße zu sein. Das Licht der Sternexplosion erreichte die Erde vor ungefähr 1700 Jahren, weil dem Vorläuferstern das Benzin ausging, um die Fusion zu unterstützen, seine äußeren Materialien in den Weltraum explodierte und sein Kern kollabierte.
Dieser kollabierte Kern war eine Art “toter”er Stern, der als Pulsar bezeichnet wird, ein besonders dichtes Objekt mit Neutronen, die so dicht gepackt sind, dass sie einige der Eigenschaften eines Atomkerns anpacken und von seinen Polen mild pulsieren, weil er zu stark rotiert Tempo.
Diese Drehung hilft zusätzlich, den Röntgennebel aus ausgestoßenen stellaren Materialien zu bilden, der in den Weltraum wächst.
Wie schnell es zunimmt, wurde in einer neuen Studie detailliert beschrieben, die Fotos aus den Jahren 2004, 2008 und 2017-2018 verwendet, um Modifikationen in RCW 89 zu beobachten, weil der Supernova-Überrest darin eintaucht.
Durch die Berechnung des Raums, den diese Optionen im Laufe der Zeit zurücklegen, haben wir jetzt ein besseres Verständnis der Geschwindigkeit der Stoßwelle und der Knoten ausgestoßener stellarer Materialien in MSH 15-52. Sie können dies im Bild unten sehen.
(NASA/SAO/NCSU/Borkowski et al.)
Die Druckwelle, die sich in der Nähe einer der Fingerspitzen der Hand befindet, ist ein Merkmal an der Stelle, an der MSH 15-52 auf RCW 89 trifft, die sich mit einer Geschwindigkeit von 4.000 Kilometern pro Sekunde bewegt, aber einige Materialknoten verschieben sich noch früher. bei bis zu 5.000 km/s.
Diese Knoten werden als Klumpen aus Magnesium und Neon angesehen, die sich vor der Supernova-Explosion innerhalb des Sterns gebildet haben und sich daher mit völlig unterschiedlichen Geschwindigkeiten verschieben. Selbst die Langsamsten erscheinen wahnsinnig schnell, rund 1.000 km/s.
Trotzdem verlangsamen sich diese Optionen, da sie mit dem Gewebe in RCW 89 zusammenarbeiten. Die Entfernung vom Pulsar zu RCW 89 beträgt etwa 75 Lichtjahre, um diese Entfernung zu überbrücken, die erforderliche Wachstumsgeschwindigkeit der Peripherie von MSH 15- 52 ist 13.000 km/s.
Dies bedeutet, dass die Forscher festgestellt haben, dass das Gewebe durch einen Hohlraum oder eine Blase mit vergleichsweise geringer Dichte im Brennstoff über den explodierten Stern geführt hätte, bevor er RCW 89 begegnete. Dies ist pro die Kernkollaps-Supernova-Schaufensterpuppe.
Als der Vorläuferstern den Höhepunkt seiner Hauptreihenlebensdauer erreichte, wäre ein hochwirksamer Sternwind in den Raum um ihn herum geblasen, den Stern seines Wasserstoffs beraubt und einen großen Hohlraum geschaffen. Als der Kern des Sterns schließlich in einer Supernova kollabierte, schleuderte die Explosion die verbleibenden stellaren Materialien in diesen vergleichsweise leeren Raum des Weltraums.
RCW 89 repräsentiert die Wand des Hohlraums. Als MSH 15-52 auf diesen dichteren Bereich traf, führte die Kollision zu einer schnellen Verzögerung.
Supernova-Ejekta auf der erhöhten Geschwindigkeitsvariation wurden auch innerhalb des Supernova-Überrests Cassiopeia A beobachtet, der 11.000 Lichtjahre entfernt positioniert ist. Es kann auch angenommen werden, dass dies eine Kernkollaps-Supernova war, aber wir haben es in letzter Zeit eher bemerkt – milde von der Explosion erreichte die Erde vor nur 350 Jahren.
Wir erkennen den Ursprung der sich schnell bewegenden Klumpen in beiden Supernovae nicht wirklich, aber wenn wir zusätzliche Informationen sammeln und solche Explosionen zu völlig unterschiedlichen Zeiträumen herausfinden, wird es den Astronomen helfen, das Puzzle mühsam gemeinsam zu lösen.
Kosmischer Staub bildet sich in Supernovae-Explosionen
Wissenschaftler behaupten, ein seit langem bestehendes Rätsel gelöst zu haben, wie sich kosmischer Staub, die Bausteine von Sternen und Planeten, im gesamten Universum bildet.
Kosmischer Staub enthält winzige Fragmente oder organisches Material und wird über das Universum verteilt. Der Staub entsteht hauptsächlich in Sternen und wird dann von einem langsamen Wind oder einer massiven Sternexplosion weggeblasen.
Bis jetzt hatten Astronomen wenig Verständnis dafür, warum so viel kosmischer Staub im interstellaren Medium existiert, und theoretische Schätzungen deuten darauf hin, dass er durch Supernova-Explosionen ausgelöscht werden sollte.
Eine Supernova ist ein Ereignis, das nach dem gewaltsamen Tod eines Sterns auftritt und eines der stärksten Ereignisse im Universum ist, das eine Stoßwelle erzeugt, die fast alles zerstört, was sich in ihrem Weg befindet.
Doch neue Forschungsergebnisse in der veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society hat das Überleben von kosmischem Staub um die uns am nächsten entdeckte Supernova-Explosion beobachtet, Supernova 1987A.
Beobachtungen mit dem Forschungsflugzeug der NASA, dem Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), haben kosmischen Staub in einer markanten Gruppe von Ringen entdeckt, die Teil der Supernova 1987A sind.
Die Ergebnisse scheinen darauf hinzudeuten, dass kosmischer Staub innerhalb der Ringe schnell wächst, was das Team zu der Annahme veranlasst, dass sich Staub tatsächlich neu bilden könnte, nachdem er im Gefolge einer Supernova-Druckwelle zerstört wurde.
Diese Unmittelbarkeit – dass die Umgebung nach dem Schock bereit sein könnte, Staub zu bilden oder neu zu bilden – war noch nie zuvor in Betracht gezogen worden und könnte entscheidend sein, um vollständig zu verstehen, wie kosmischer Staub sowohl erzeugt als auch zerstört wird.
"Wir wussten bereits über den sich langsam bewegenden Staub im Herzen von 1987A", sagte Dr. Mikako Matsuura, Hauptautor des Artikels von der School of Physics and Astronomy.
"Es hat sich aus den schweren Elementen gebildet, die im Kern des toten Sterns entstanden sind. Aber die SOFIA-Beobachtungen sagen uns etwas völlig Neues."
Kosmische Staubpartikel können von zehn bis hundert Grad erhitzt werden, wodurch sie sowohl im Infrarot- als auch im Millimeterwellenbereich leuchten. Beobachtungen von Millimeterwellen-Staubemissionen können im Allgemeinen mit Teleskopen vom Boden aus durchgeführt werden, jedoch sind Beobachtungen im Infraroten durch das Wasser und Kohlendioxid in der Erdatmosphäre fast unmöglich.
Durch das Überfliegen der meisten verdunkelnden Moleküle bietet SOFIA Zugang zu Teilen des Infrarotspektrums, die vom Boden aus nicht verfügbar sind.
Hubble lokalisiert Supernova-Explosion
Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA hat den Supernova-Überrest mit dem Namen 1E 0102.2-7219 beobachtet. Forscher verwenden Hubbles Bilder des verbliebenen Objekts, um die Uhr auf den expandierenden Überresten dieses explodierten Sterns zurückzudrehen, in der Hoffnung, das Supernova-Ereignis zu verstehen, das ihn vor 1700 Jahren verursachte.
Der vor langer Zeit explodierte Stern gehört zur Kleinen Magellanschen Wolke, einer rund 200 000 Lichtjahre entfernten Satellitengalaxie unserer Milchstraße. Der dem Untergang geweihte Stern hinterließ eine expandierende, gasförmige Leiche – einen Supernova-Überrest – bekannt als 1E 0102.2-7219.
Da sich die Gasknoten in diesem Supernova-Überrest mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen von der Supernova-Explosion bewegen, sind diejenigen, die sich auf die Erde zubewegen, in dieser Zusammensetzung blau und diejenigen, die sich wegbewegen, rot dargestellt. Dieses neue Hubble-Bild zeigt diese Gasbänder, die sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 3,2 Millionen Stundenkilometern von der Explosionsstelle entfernen. Mit dieser Geschwindigkeit könnten Sie in 15 Minuten zum Mond und zurück reisen.
Forscher haben das Hubble-Archiv auf der Suche nach Bildern des Supernova-Überrests mit sichtbarem Licht untersucht und die Daten analysiert, um eine genauere Schätzung des Alters und des Zentrums der Supernova-Explosion zu berechnen.
Nach ihren neuen Schätzungen [1] traf das Licht dieser Explosion vor 1700 Jahren während des Untergangs des Römischen Reiches auf der Erde ein. Diese Supernova wäre nur für Bewohner der Südhalbkugel der Erde sichtbar gewesen. Leider gibt es keine bekannten Aufzeichnungen über dieses titanische Ereignis. Frühere Studien schlugen Explosionsdaten vor 2000 und 1000 Jahren vor, aber diese neue Analyse gilt als robuster.
Um den Zeitpunkt der Explosion zu bestimmen, untersuchten die Forscher die kaulquappenförmigen, sauerstoffreichen Klumpen von Ejekta, die von dieser Supernova-Explosion herausgeschleudert wurden. Ionisierter Sauerstoff ist ein ausgezeichneter Tracer, da er im sichtbaren Licht am hellsten leuchtet. Durch die Verwendung der leistungsstarken Auflösung von Hubble zur Identifizierung der 22 sich am schnellsten bewegenden Ejekta-Klumpen oder Knoten stellten die Forscher fest, dass diese Ziele am wenigsten wahrscheinlich durch den Durchgang durch interstellares Material verlangsamt wurden. Dann verfolgten sie die Bewegung der Knoten rückwärts, bis der Auswurf an einem Punkt zusammenlief und die Explosionsstelle identifizierte. Sobald das bekannt war, konnten sie berechnen, wie lange die schnellen Knoten brauchten, um vom Explosionszentrum zu ihrem aktuellen Standort zu gelangen.
Hubble maß auch die Geschwindigkeit eines vermuteten Neutronensterns – des zerschmetterten Kerns des zum Scheitern verurteilten Sterns – der von der Explosion ausgestoßen wurde. Nach Schätzungen der Forscher muss es sich mit mehr als 3 Millionen Kilometern pro Stunde vom Explosionszentrum entfernen, um seine aktuelle Position zu erreichen. Der vermutete Neutronenstern wurde bei Beobachtungen mit dem Very Large Telescope des European Southern Observatory in Chile in Kombination mit Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA identifiziert.
Anmerkungen
[1] Das internationale Astronomenteam, das diese Studie durchgeführt hat, besteht aus J. Banovetz, D. Milisavljevic, N. Sravan, RA Fesen, DJ Patnaude, PP Plucinsky, WP Blair, KE Weil, JA Morse, R. Margutti und Herr Drout.
Die Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops, die an dieser Studie beteiligt sind, sind mit den Programmen 6052 (Morse), 12001 (Green), 12858 (Madore) und 13378 (Milisavljevic) verbunden.
Diese Ergebnisse wurden auf dem virtuellen Treffen der 237. American Astronomical Society am 14. Januar 2021 vorgestellt und werden im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Mehr Informationen
Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen der ESA und der NASA.
Astronomie-Bild des Tages
Entdecke den Kosmos! Jeden Tag wird ein anderes Bild oder Foto unseres faszinierenden Universums zusammen mit einer kurzen Erklärung eines professionellen Astronomen gezeigt.
18. Juni 1998
Kosmische Strahlen und Supernova-Staub
Anerkennung: M. DeBord, R. Ramaty und B. Kozlovsky (GSFC), R. Lingenfelter (UCSD), NASA
Erläuterung: Kosmische Strahlen sind hochenergetische Himmelsteilchen, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen und die Erde ständig bombardieren. Ihre Quelle wurde 1912 bei Ballonflügen in großer Höhe entdeckt und ist seit langem ein Rätsel. Aber eine neuere Theorie legt nahe, dass Teilchen der kosmischen Strahlung Atomkerne sind, die aus Staubkörnern gesprengt werden, die in Supernovae, den Todesexplosionen massereicher Sterne, gebildet werden. Die Illustration dieses Künstlers zeigt eine Supernova-Explosion (links) und einen konischen Abschnitt der expandierenden Wolke aus ausgestoßenem Material. Atome werden durch Stoßwellen (dargestellt durch orangefarbene Ringe) aus den bräunlichen Bändern des "Staub"-Materials gerissen. Die Stöße in der sich ausdehnenden Druckwelle beschleunigen dann die Atome auf nahezu Lichtgeschwindigkeit und feuern sie wie kosmische Kugeln in den interstellaren Raum. Die Theorie wird durch Beobachtungen gestützt, die darauf hinweisen, dass Hochgeschwindigkeitsstaub in der nahe gelegenen Supernova 1987A gebildet wurde und dass Beryllium, ein leichtes Element, das bei Kollisionen mit kosmischer Strahlung entstanden ist, gleichermaßen in alten und jungen Sternen gefunden wird. Der Satellit Advanced Composition Explorer (ACE) der NASA kann auch Details der Theorie testen, indem er kosmische Strahlen direkt misst.
Ausgehen mit einem Knall
Wenn Riesensterne ein hohes Alter erreichen, lösen sich ihre äußeren Schichten und kühlen sich zu riesigen Reststrukturen um den Stern herum ab. Der Kern des Sterns erzeugt eine spektakuläre Supernova-Explosion, die entweder einen ultradichten Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zurücklässt. Stoßwellen der Explosion breiten sich mit einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit aus und treffen auf das umgebende Gas, erhitzen es und lassen es in hellen Röntgenstrahlen erstrahlen.
Das weltraumgestützte Chandra-Röntgenteleskop der NASA überwacht seit dem Start des Teleskops vor 20 Jahren die Emissionen der Supernova 1987A, wie der tote Stern genannt wird. In dieser Zeit hat die Supernova 1987A die Forscher immer wieder überrascht, sagte David Burrows, ein Physiker an der Pennsylvania State University und Mitautor der neuen Veröffentlichung, gegenüber Live Science. "Eine große Überraschung war die Entdeckung einer Reihe von drei Ringen um ihn herum", sagte er.
Seit etwa 1997 interagiert die Stoßwelle der Supernova 1987A mit dem innersten Ring, dem sogenannten Äquatorialring, sagte Burrows. Mit Chandra haben er und seine Gruppe das Licht beobachtet, das von den Stoßwellen erzeugt wird, wenn sie mit dem äquatorialen Ring interagieren, um zu erfahren, wie sich das Gas und der Staub im Ring aufheizen. Sie wollten die Temperaturen verschiedener Elemente im Material herausfinden, während die Stoßfront es einhüllt, ein seit langem bestehendes Problem, das nur schwer genau zu bestimmen war.
Um bei den Messungen zu helfen, erstellte das Team detaillierte 3D-Computersimulationen der Supernova, die die vielen Prozesse im Spiel und die Geschwindigkeit der Stoßwelle, die Temperatur des Gases und die Auflösungsgrenzen von Chandras Instrumenten entwirren. Von dort aus konnten sie die Temperatur einer Vielzahl von Elementen bestimmen, von leichten Atomen wie Stickstoff und Sauerstoff bis hin zu schweren wie Silizium und Eisen, sagte Burrows. Die Temperaturen reichten von Millionen bis Hunderten von Millionen Grad.
Die Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in die Dynamik der Supernova 1987A und helfen, Modelle einer bestimmten Art von Schockfront zu testen, sagte Jacco Vink, ein Hochenergie-Astrophysiker an der Universität Amsterdam in den Niederlanden, der nicht an der Arbeit beteiligt war, gegenüber Live Wissenschaft.
Da die geladenen Teilchen der Explosion keine Atome im umgebenden Gas treffen, sondern die Gasatome mithilfe elektrischer und magnetischer Felder zerstreuen, wird dieser Schock als kollisionsfreier Schock bezeichnet. Der Prozess ist im gesamten Universum verbreitet, und daher würde ein besseres Verständnis den Forschern bei anderen Phänomenen helfen, wie der Wechselwirkung des Sonnenwinds mit interstellarem Material und kosmologischen Simulationen über die Bildung großräumiger Strukturen im Universum.
Supernova-Druckwelle könnte die Evolution der Galaxie prägen
Hubble SpaceTelescope-Beobachtungen der Folgen einer riesigen Sternexplosion bieten einen neuen Einblick in die Ereignisse, die dem Kollaps eines massereichen sterbenden Sterns folgen.
Dieser bekannte Supernova-Überrest in einer Nachbargalaxie wird seit mehr als 10 Jahren untersucht, aber die jüngsten Beobachtungen könnten neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie solche stellaren Trümmer die Entwicklung von Galaxien beeinflussen.
Die von Kevin France, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter am Center for Astrophysicsand Space Astronomy der University of Colorado in Boulder, geleitete Studie zielte auf die Überreste des 1987 erstmals entdeckten Sterns SN1987A ab.
Sterne wie dieser, die mindestens die achtfache Masse unserer Sonne haben, gelten als "massive" Sterne, sagte Frankreich, und sie rasen sehr schnell dem Tod entgegen. Diese Sterne können ihr Gewicht nicht mehr tragen und beenden ihr Leben, indem sie in spektakulären Supernova-Explosionen kollabieren. [Video von SN1987A]
"Diese Sterne sind so massiv, dass sie ihren Treibstoff sehr schnell verbrauchen", sagte Frankreich gegenüber SPACE.com. "Unsere Sonne lebt Milliarden und Abermilliarden von Jahren, weil sie ein mittelschwerer Stern ist."
Bei einer Asupernova-Explosion wird das Material, das das Innere des Sterns und seine umgebende Atmosphäre ausmacht, durch eine Druckwelle in die Galaxie geschleudert. Riesige Mengen an Materie und Energie werden in die sogenannte zirkumstellare Umgebung zerstreut.
Die Wechselwirkung der stellaren Trümmer mit dieser zirkumstellaren Umgebung erzeugt ein System, das als Supernova-Überrest bezeichnet wird. Durch die Untersuchung dieses Prozesses und der Zusammensetzung der Emissionen gewinnen Astronomen weiterhin Hinweise auf die Entwicklung von Galaxien.
Studieren der Emissionen
Frankreich und seine Kollegen verwendeten die spektroskopischen Beobachtungen von Hubble, um die Zusammensetzung des ausgestoßenen Materials zu untersuchen und zu bestimmen, wie schnell es mit der zirkumstellaren Umgebung interagiert.
Sie haben viele schwere Elemente entdeckt ? von Sauerstoff bis Eisen ? die bei der Explosion erzeugt wurden, die über die Druckwelle der Supernova in die Galaxie eingelagert wurde.
"Wir haben zum ersten Mal hoch ionisierten Stickstoff aus dem sehr heißen Gas nachgewiesen", sagte Frankreich. "Wir haben auch viele Wasserstoffemissionen gesehen. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum, daher ist es nicht verwunderlich, dass wir viel davon sehen."
Überraschend war jedoch die Tatsache, dass sich die Wasserstoffemissionen im Laufe von etwa 10 Jahren aufhellten.
"Diese Aufhellung sagt uns, dass immer mehr Emissionen produziert werden und sie intensiver werden", erklärte Frankreich. "Aber was es wirklich tut, ist, uns die Materialmenge mitzuteilen, die in die Wechselwirkungszone eindringt, in der die Druckwelle mit dem zirkumstellaren Material interagiert."
In den Hubble-Bildern von SN1987A erscheint um die Stelle des ehemaligen Sterns etwas, das wie eine Perlenkette aussieht. Diese "Perlen" aus zirkumstellarem Material bestehen aus Material, das ausgestoßen wurde, bevor der Stern explodierte, als er sich auf seinen Tod vorbereitete.
Licht von der Supernova selbst beleuchtet die Perlen (wie in diesen Bildern der Supernova zu sehen), und da die Supernova-Trümmer im Laufe der Zeit mit dem zirkumstellaren Material interagieren, bilden die Perlen schließlich einen kontinuierlichen Ring um den Überrest, sagte Frankreich.
Die neue Studie wird in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 3. September ausführlich beschrieben.
SN1987A kennenlernen
SN1987A ist etwa 150.000 Lichtjahre von der Erde entfernt am Rande des Tarantelnebels in der Großen Magellanschen Wolke, der nächsten Galaxie unserer eigenen Milchstraße.
Das Alter des ursprünglichen Sterns, der die Explosion auslöste, bleibt unklar, wird aber auf 5 bis 10 Millionen Jahre geschätzt.
Die gut untersuchte Supernova wurde zuerst zufällig von einem Beobachter entdeckt.
"He ging mit einem Teleskop nach draußen und schaute zur Großen Magellanschen Wolke hinauf und dachte, er sähe dort einen neuen Stern", sagte Frankreich. "Da das nicht jeden Tag passiert, haben sie so ziemlich jedes Teleskop, das darauf ausgerichtet werden konnte, gedreht, und es stellte sich heraus, dass wir tatsächlich einen dieser Sterne explodierten, so ziemlich vom ersten Tag an. Es hat uns wirklich einen beispiellosen Blick auf ein junges Mädchen ermöglicht." Supernova-Überrest."
Der frühe Nachweis hat es Astronomen ermöglicht, die Entwicklung von SN1987A von Jahr zu Jahr auf einer menschlichen Zeitskala zu beobachten ? eine Seltenheit in der Astronomie.
Ausdehnen und erholen
Die Analyse der Entwicklung des Überrests im Laufe der Zeit zeigte, dass sich die Stoßwelle der Supernova in die zirkumstellare Umgebung ausdehnte, bevor sie wieder zurückprallte.
"Wenn Sie sich die Perlenkette vorstellen? Anstatt ein Gasklumpen zu sein, stellen Sie sich vor, sie wäre nur eine solide Barriere", sagte Frankreich. "Das Material der Druckwelle ist ausgegangen, in das Innere dieser Saite gelaufen und dann zurückgeprallt."
Die Forscher konnten feststellen, dass sich das ausgestoßene Material in der Druckwelle mit einer rasenden Geschwindigkeit ausbreitete, als es nach außen zerstreut wurde? etwa 4 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
"Licht bewegt sich ziemlich schnell, daher ist es ziemlich wichtig zu sehen, wie sich Material mit nur wenigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegt", sagte Frankreich.
Darüber hinaus könnte die starke und intensive Wirkung einer Supernova auf ihre unmittelbare Umgebung viel größere kosmische Interaktionen auslösen, sagte Frankreich.
„Sie produzieren so viel Energie, dass sie dazu neigen, die Entwicklung einer Galaxie im Laufe der Zeit zu beeinflussen“, sagte er. „Es gibt keine anderen Prozesse in einer typischen Galaxie, die so energiereich sind wie eine Supernova. Wenn genug davon passieren, könnten dies sein die großen Akteure, die bestimmen, wie sich eine Galaxie entwickelt."
Supernova-Explosionswelle könnte die Entwicklung der Galaxie prägen
Die Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops über die Folgen einer riesigen Sternexplosion bieten einen neuen Einblick in die Ereignisse, die dem Kollaps eines massereichen sterbenden Sterns folgen.
Dieser bekannte Supernova-Überrest in einer Nachbargalaxie wird seit mehr als 10 Jahren untersucht, aber die jüngsten Beobachtungen könnten neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie solche stellaren Trümmer die Entwicklung von Galaxien beeinflussen.
Die neue Studie unter der Leitung von Kevin France, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter am Center for Astrophysics and Space Astronomy der University of Colorado in Boulder, zielte auf die Überreste des 1987 erstmals entdeckten Sterns SN1987A ab.
Sterne wie dieser, die mindestens die achtfache Masse unserer Sonne haben, gelten als "massive" Sterne, sagte Frankreich, und sie rasen sehr schnell dem Tod entgegen. Diese Sterne können ihr Gewicht nicht mehr tragen und beenden ihr Leben, indem sie in spektakulären Supernova-Explosionen kollabieren.
"Diese Sterne sind so massiv, dass sie ihren Treibstoff sehr schnell verbrauchen", sagte Frankreich gegenüber SPACE.com. "Unsere Sonne lebt Milliarden und Abermilliarden von Jahren, weil sie eine Art mittelschwerer Stern ist."
Bei einer Supernova-Explosion wird das Material, aus dem das Innere des Sterns und seiner umgebenden Atmosphäre besteht, durch eine Druckwelle in die Galaxie geschleudert. Riesige Mengen an Materie und Energie werden in die sogenannte zirkumstellare Umgebung zerstreut.
Die Wechselwirkung der stellaren Trümmer mit dieser zirkumstellaren Umgebung erzeugt ein System, das als Supernova-Überrest bezeichnet wird. Durch die Untersuchung dieses Prozesses und der Zusammensetzung der Emissionen gewinnen Astronomen weiterhin Hinweise auf die Entwicklung von Galaxien.
Untersuchung der Emissionen
France und seine Kollegen nutzten die spektroskopischen Beobachtungen von Hubble, um die Zusammensetzung des ausgestoßenen Materials zu untersuchen und zu bestimmen, wie schnell es mit der zirkumstellaren Umgebung interagiert.
Sie entdeckten viele schwere Elemente – von Sauerstoff bis Eisen –, die bei der Explosion erzeugt wurden, die über die Druckwelle der Supernova in der Galaxie abgelagert wurde.
"Wir haben zum ersten Mal hochionisierten Stickstoff entdeckt, der aus dem sehr heißen Gas stammt", sagte Frankreich. "Wir haben auch viele Wasserstoffemissionen gesehen. Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum, daher ist es nicht verwunderlich, dass wir viel davon sehen."
Überraschend war jedoch die Tatsache, dass sich die Wasserstoffemissionen im Laufe von etwa 10 Jahren aufhellten.
"Diese Aufhellung sagt uns, dass immer mehr Emissionen produziert werden und sie intensiver werden", erklärte Frankreich. "Aber was es wirklich tut, ist, uns die Materialmenge mitzuteilen, die in die Wechselwirkungszone eindringt, in der die Druckwelle mit dem zirkumstellaren Material interagiert."
In den Hubble-Bildern von SN1987A erscheint um den Standort des ehemaligen Sterns etwas, das wie eine Perlenkette aussieht. Diese "Perlen" aus zirkumstellarem Material bestehen aus Material, das ausgestoßen wurde, bevor der Stern explodierte, als er sich auf seinen Tod vorbereitete.
Das Licht der Supernova selbst beleuchtet die Perlen (wie in diesen Bildern der Supernova zu sehen), und da die Supernova-Trümmer im Laufe der Zeit mit dem zirkumstellaren Material interagieren, bilden die Perlen schließlich einen kontinuierlichen Ring um den Überrest, sagte Frankreich.
Die neue Studie wird in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 3. September ausführlich beschrieben.
SN1987A kennenlernen
SN1987A ist etwa 150.000 Lichtjahre von der Erde entfernt am Rande des Tarantelnebels in der Großen Magellanschen Wolke, der unserer Milchstraße am nächsten gelegenen Galaxie.
Das Alter des ursprünglichen Sterns, der die Explosion auslöste, bleibt unklar, wird aber auf 5 bis 10 Millionen Jahre geschätzt.
Die gut untersuchte Supernova wurde zuerst zufällig von einem Beobachter entdeckt.
"Er ging mit einem Teleskop nach draußen und schaute zur Großen Magellanschen Wolke hinauf und dachte, er hätte dort einen neuen Stern gesehen", sagte Frankreich. „Da das nicht jeden Tag passiert, haben sie so ziemlich jedes Teleskop, das darauf ausgerichtet werden konnte, gedreht, und es stellte sich heraus, dass wir tatsächlich einen dieser Sterne explodierten, fast vom ersten Tag an. Es hat uns wirklich einen beispiellosen Blick ermöglicht bei einem jungen Supernova-Überrest."
Die Früherkennung hat es Astronomen ermöglicht, die Entwicklung von SN1987A von Jahr zu Jahr auf einer menschlichen Zeitskala zu beobachten – eine Seltenheit in der Astronomie.
Ausdehnen und erholen
Die Analyse der Entwicklung des Überrests im Laufe der Zeit zeigte, dass sich die Stoßwelle der Supernova in die zirkumstellare Umgebung ausdehnte, bevor sie wieder zurückprallte.
„Wenn Sie sich die Perlenkette vorstellen – anstatt ein Gasklumpen zu sein, stellen Sie sich vor, sie wäre nur eine solide Barriere“, sagte Frankreich. "Das Material der Druckwelle ist rausgegangen, in das Innere dieser Saite gelaufen und dann zurückgeprallt."
Die Forscher konnten feststellen, dass sich das ausgestoßene Material in der Druckwelle mit einer rasenden Geschwindigkeit ausbreitete, während es nach außen geschleudert wurde – etwa 4 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.
"Licht bewegt sich ziemlich schnell, daher ist es ziemlich wichtig zu sehen, wie sich Material mit nur wenigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegt", sagte Frankreich.
Darüber hinaus könnte die starke und intensive Wirkung einer Supernova auf ihre unmittelbare Umgebung viel größere kosmische Interaktionen auslösen, sagte Frankreich.
"Sie produzieren so viel Energie, dass sie dazu neigen, die Entwicklung einer Galaxie im Laufe der Zeit zu beeinflussen", sagte er. "Es gibt keine anderen Prozesse in einer typischen Galaxie, die so energetisch sind wie eine Supernova. Wenn genug davon passieren, könnten diese die großen Akteure bei der Bestimmung der Entwicklung einer Galaxie sein."
