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Astronomie+Physik

Erste Typ-1ax-Supernova in unserer Galaxie

Sagittarius A East
Supernova-Relikt Sagittarius A East (blau) (Bild: NASA/CXC/ Nanjing Univ., P. Zhou et al.; NSF/NRAO/VLA

In unserer Galaxie kennen Astronomen rund 350 Supernova-Relikte – leuchtende Überreste eines explodierten Sterns. Doch kein einziges von ihnen stammte von einem seltenen Spezialfall, der sogenannten Supernova Typ1ax – bis jetzt. Im Herzen der Milchstraße haben Forscher nun den ersten Überrest einer solchen besonders langsamen Explosion eines Weißen Zwergs in unserer Galaxie aufgespürt. Weil das Sagittarius A East genannte Relikt dieser Supernova nur rund 25.000 Lichtjahre von uns entfernt liegt, eröffnet es ganz neue Chancen, diesem bisher kaum erforschten Typ von Sternexplosionen auf den Grund zu gehen.

Eine „normale“ Supernova findet statt, wenn ein massereicher Stern das Ende seines Lebenszyklus erreicht hat. Dann lässt seine Kernfusion nach und es kommt zu einem schwerkraftbedingten Kollaps, bei dem der Stern quasi in sich zusammenstürzt. Es gibt aber auch Supernovae, bei denen der Ausgangstern bereits zu einem Weißen Zwerg geworden ist – einem sehr kompakten Sternenrest, der einen Großteil seiner Hülle abgeworfen hat. Wenn dieser Weiße Zwerg in einem Doppelsternsystem kreist, kommt es häufig dazu, dass er seinem stellaren Begleiter Material absaugt. Überschreitet seine Masse dann eine kritische Grenze, kommt es zu einer Supernova vom Typ 1a. Weil diese Sternexplosionen eine standardisierbare Helligkeit zeigen, werden sie in der Astronomie gerne als „Standardkerzen“ genutzt – über sie lässt sich die Entfernung ferner Galaxien messen und damit auch die Ausdehnung des Kosmos.

Röntgenblick ins Herz der Milchstraße

Doch so bedeutend die Supernovae Typ 1a für die Astronomie sind, der Ablauf dieser Explosionen ist bislang erst in Teilen geklärt. Das gilt in besonderem Maße für eine Unterart dieser Sternexplosionen, die Supernova Typ 1ax. Astrophysiker vermuten, dass die thermonuklearen Reaktionen bei diesen Explosionen eines Weißen Zwergs langsamer ablaufen, wodurch weniger schwere Elemente gebildet werden. Zudem könnten bei diesen Supernovae noch Reste des Weißen Zwergs erhalten bleiben. Theoretischen Berechnungen nach kommen auf zehn normale Typ-1a-Supernovae rund drei Typ-1ax-Explosionen. Bisher jedoch hatten Astronomen kaum Chancen, das Geschehen bei diesem selten Supernova-Typ näher zu erforschen: „Der Ursprung dieser Sternexplosionen ist hochgradig umstritten, auch weil das Wissen über diesen Typ allein von extragalaktischen Fällen stammt“, erklären Ping Zhou von der Universität Amsterdam und seine Kollegen. Unter den rund 290 bis 380 bekannten Supernova-Relikten in der Milchstraße stammte bisher kein einziger Überrest von einer Typ-1ax-Supernova.

Das hat sich nun geändert. Denn Zhou und sein Team haben jetzt herausgefunden, dass ein schon länger rätselhaftes Objekt im Herzen der Milchstraße das Relikt einer solchen Supernova Typ 1ax sein könnte. Es handelt sich um Sagittarius A East (Sgr A East), ein leuchtendes Gebilde aus Staub und Gas, das in unmittelbarer Nähe zum zentralen Schwarzen Loch unserer Galaxie liegt. Es ist daher nur rund 25.000 Lichtjahre von uns entfernt. Um zu ermitteln, durch welchen Prozess dieses Relikt entstanden ist, haben die Astronomen es nun mithilfe des Chandra-Röntgenteleskops näher untersucht. Mittels Röntgenspektroskopie konnten sie ermitteln, wie die Gase zusammengesetzt sind und wie schnell sie sich bewegen.

Erster intragalaktischer Vertreter einer Supernova Typ 1ax

Die Aufnahmen und Spektraldaten enthüllten, dass sich die Elementzusammensetzung dieses Supernova-Relikts deutlich von der normaler Sternexplosionen und auch von gängigen Typ-1a-Supernovae unterscheidet: „Unsere Daten zeigen einen geringen Anteil mittelschwerer Elemente im Vergleich zu Eisen und große Anteile von Mangan und Nickel – diese Häufigkeiten passen weder zu den Modellen von Kernkollaps-Supernovae noch zu normalen Typ-1a-Supernovae“, berichten die Forscher. „Dieses Muster ist überraschend anders als bei anderen Supernova-Relikten.“ Mithilfe von astrophysikalischen Modellen prüften die Astronomen deshalb als nächstes, welche Art von Explosion am ehesten dieses Elementmuster erzeugt haben könnte.

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Das Ergebnis: Es ist sehr wahrscheinlich, dass es sich bei Sagittarius A East um den Überrest einer Rarität handeln könnte – einer Typ-1ax-Supernova. „Sgr A East ist das erste galaktische Supernova-Relikt, für das ein Typ-1ax-Ursprung wahrscheinlich ist“, schreiben Zhou und seine Kollegen. Wenn sich dies bestätigt, wäre es der erste nahegelegene Vertreter dieser noch weitgehend rätselhaften Sternexplosionen. Damit könnte Sagittarius A East entscheidend dazu beitragen, die Geheimnisse der Typ-1ax-Supernovae aufzuklären. „Diese Entdeckung ist wichtig, um einen besseren Einblick darin zu erhalten, auf welche vielfältigen Weisen Weiße Zwerge explodieren können“, erklärt Zhou.

Quelle: Ping Zhou (University of Amsterdam) et al., The Astrophysical Journal; arXiv:2006.15049v2

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