Schon lange treibt die Astronomen die Frage um, woher die riesigen Mengen an Staub stammen, die sich in Galaxien schon kurze Zeit nach dem Urknall im jungen Universum beobachten lassen. Als heißer Kandidat für die Staubfabriken gelten Supernova-Explosionen extrem massereicher Sterne der ersten Generation. Unklar war jedoch bislang, wie viel von dem Staub, den eine Supernova produziert, die nachfolgenden Prozesse überlebt und für die Bildung neuer Sterne und Planeten zur Verfügung steht. Mit der Flugzeugsternwarte SOFIA, dem Stratosphären-Observatorium für die Infrarot-Astronomie, konnte ein Forscherteam um Ryan M. Lau von der Cornell University in Ithaca, New York, zeigen, dass Supernovae in der Tat große Mengen an Staub dauerhaft hinterlassen.

Der Supernova-Überrest SNR Sgr A Ost (Falschfarbenkomposit)
© NASA / CXO / Herschel / VLA / SOFIA-FORCAST / Lau et al.
(Ausschnitt)
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Die Messdaten von SOFIA im mittleren Infrarot enthüllen warmen Staub im Inneren des Supernova-Überrests Sgr A Ost. Er erscheint in diesem Falschfarbenkomposit weiß. Dem SOFIA-Bild wurden Röntgendaten (blau) und Messwerte im Bereich der Radiowellen (rot) überlagert. Die Radiowellen geben die Bereiche an, in denen die sich ausbreitenden Stoßwellen mit den umgebenden interstellaren Staubwolken kollidieren – sie sind hier in Grün wiedergegeben.

Sie beobachteten dazu den Supernova-Überrest Sagittarius A Ost (Sgr A Ost) im Sternbild Schütze, der auf eine Supernova vor rund 10 000 Jahren zurückgeht. Die dabei entstandene heiße Wolke aus Gas und Staub befindet sich nahe dem Zentrum unseres Milchstraßensystems und ist rund 26 000 Lichtjahre von uns entfernt. Der Überrest erstreckt sich über rund 23 Lichtjahre. Die Forscher verwendeten Aufnahmen von SOFIA, die im mittleren und fernen Infrarot aufgenommen wurden. Anhand dieser Bilder konnten sie die Mengen an Staub bestimmen, die bei der Explosion freigesetzt wurden. Sie kommen auf eine Menge, die rund 7000 Erdmassen beziehungsweise der 22-fachen Masse des Planeten Jupiter entspricht. Bei den Untersuchungen mussten die Astronomen im fernen Infrarot beobachten, um vorgelagerte interstellare Staubwolken durchdringen zu können. Auch war es nicht einfach, die Staubwolken des Supernova-Überrests von den Staubmassen in der Umgebung des galaktischen Zentrums zu trennen.

Der Supernova-Überrest SNR Sgr A Ost II
© NASA / CXO / Herschel / VLA / SOFIA-FORCAST / Lau et al.
(Ausschnitt)
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Der bei der Explosion der Supernova Sgr A Ost vor 10 000 Jahren entstandene Staub hat abseits des heißen Gases, das im Röntgenbereich leuchtet (violett), überlebt. Die gelben Konturlinien zeigen warmen Staub an, der mit SOFIA im Infraroten nachgewiesen wurde. Die rote Ellipse gibt die Ausdehnung der Supernova-Stoßwelle wieder. Im Inset ist die infrarote Strahlung des warmen Staubs (orange) und die Röntgenstrahlung von heißem Gas (blau) zu sehen.

Bislang waren sich die Astronomen im Unklaren darüber, ob der bei einer Supernova-Explosion erzeugte Staub die so genannte rücklaufende Stoßwelle überstehen kann. Sie entsteht durch den Unterschied im thermischen Druck der geschockten zirkumstellaren Materie und demjenigen der sich ausdehnenden Auswurfmassen der Explosion. Modelle weisen darauf hin, dass letztlich nur etwa ein Fünftel des Staubs diese Stoßwelle übersteht, der Rest wird wieder in seine einzelnen Atome zerlegt. Die jetzt nachgewiesenen großen Staubmengen unterstützen die Vorstellung, dass die Supernova-Explosionen tatsächlich auch als "Staubfabriken" des jungen Universums dienten.