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Astronomie+Physik

Die Häutung der Sternenzwiebel

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Wie das Falschfarben-Bild des Spitzer-Teleskops (oben) und die Illustration (unten) zeigen, ist auch heute noch viel von der ursprünglichen Schichtung des Sterns erhalten. Bilder: NASA/JPL-Caltech/L. Rudnick
Eine Sternenexplosion ist eine ordentliche Angelegenheit: Bei einer Supernova wird eine Schicht nach der anderen abgesprengt. So geschah es zumindest bei einer Supernova, deren Überreste sich 10.000 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Cassiopeia befinden, berichten Jessica Ennis von der University of Minnesota und ihre Kollegen.

Der Supernova-Überrest Cassiopeia A, die stärkste Radioquelle außerhalb des Sonnensystems, entstand vermutlich vor etwa 300 Jahren, als ein Stern mit der 15- bis 20-fachen Sonnenmasse explodierte. Die Supernova wurde von der Erde aus nicht beobachtet – vermutlich, weil eine Dunkelwolke den explodierenden Stern verbarg.

Massive Sterne wie der Vorgänger von Cassiopeia A haben am Ende ihres Lebens einen schalenförmigen Aufbau, weil im Inneren immer schwerere Elemente verschmelzen. In den äußeren Schalen befinden sich leichte Elemente wie Wasserstoff und Helium, darunter folgen Schalen mit mittelschweren Elementen wie Neon, Sauerstoff oder Kohlenstoff und ganz im Inneren sammelt sich Eisen an. Da durch Kernfusion von Eisen zu schwereren Elementen keine Energie mehr gewonnen werden kann, explodiert ein Stern schließlich, wenn ihm die leichteren Elemente als Brennstoff ausgehen.

Frühere Beobachtungen mit dem Röntgenteleskop Chandra hatten darauf hingedeutet, dass die Explosion von Cassiopeia A sukzessive vor sich ging. Die Explosionswolke hat mittlerweile einen Durchmesser von zehn Lichtjahren erreicht. Allerdings fehlte jegliche Spur von den Elementen der mittleren Schichten.

Die fehlenden Zwiebelschalen der Elemente Neon, Sauerstoff und Aluminium, die sich heute als immer größer werdende Blasen im Weltraum ausbreiten, konnten Ennis und ihre Kollegen nun mit dem Infrarot-Teleskop Spitzer aufspüren. „Es scheint, dass die verschiedenen Lagen des Ursprungssterns der Reihe nach nach außen flogen, aber nicht in jede Richtung gleich schnell“, berichtet William Reach vom Spitzer Science Center in Pasadena.

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Das ausgeworfene Sternenmaterial traf nach einiger Zeit auf eine Schockwelle, die durch die Explosion erzeugt wurde. Dadurch heizte sich das Gas extrem auf und produzierte infolgedessen Röntgenstrahlung. Das jetzt von Spitzer entdeckte Material ist dagegen erst kürzlich auf die Schockwelle getroffen und ist deshalb noch kühler. Es sendet infrarote Strahlung aus. In diesem Spektralbereich entdeckten die Forscher nun charakteristische Hinweise auf Elemente der mittleren Schalen, nämlich Neon, Sauerstoff und Aluminium.

„Die Explosion war also nicht chaotisch genug, um den ganzen Supernova-Rest komplett durchzumischen“, erläutert Teammitglied Lawrence Rudnick von der University of Minnesota. In einigen Jahrhunderten werden sich die verschiedenen Schichten aber so gründlich vermischt haben, dass sich keine Schlüsse mehr über den Todeskampf des Sterns ziehen lassen werden.

Jessica Ennis (University of Minnesota, Minneapolis), et al: Astrophysical Journal, 20. November 2006 Ute Kehse
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