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Sternentwicklung: Erste Paar-Instabilitäts-Supernova beobachtet

SNF 20070406-008
Umfangreiche Untersuchungen der Sternexplosion SN 2007bi haben ergeben, dass der Vorläuferstern ungewöhnlich massereich war. Zudem sind sich die Astronomen auf Grund des beobachteten Helligkeitsverlaufs sicher, den ersten Vertreter einer bislang noch nie beobachteten Klasse von Supernovae gefunden zu haben.

Am 6. April 2007 wurde in einer 1,7 Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie im Sternbild Jungfrau das Aufleuchten von SN 2007bi bemerkt. Ein internationales Astronomenteam um Avishay Gal-Yam vom Weizmann Institute of Science im israelischen Rehovot setzte daraufhin zahlreiche Instrumente ein – darunter auch die Keck-Teleskope auf Hawaii –, um Spektren aufzunehmen und den Helligkeitsverlauf mehr als eineinhalb Jahre lang zu verfolgen. Die Resultate lassen erkennen, dass der Vorläuferstern metallarm war und rund 200 Sonnenmassen aufwies. Der Verlauf war langsamer als bei Kern-Kollaps-Supernovae und es wurden große Mengen an Silizium und radioaktivem Nickel freigesetzt. Den gängigen Theorien zufolge muss es sich daher um eine Paar-Instabilitäts-Supernova gehandelt haben.

SNF 20070406-008
SNF 20070406-008 | Die Sternexplosion SN 2007bi wurde von den Projektmitgliedern der "Nearby Supernova Factory" zunächst als Objekt SNF 20070406-008 katalogisiert. Als ihre Identität zweifelsfrei erwiesen war, erhielt sie von der Internationalen Astronomischen Union ihre offizielle Bezeichnung. Ihre Heimatgalaxie strahlt so schwach, dass sie in dieser Aufnahme nicht zu erkennen ist.
Diese treten auf, wenn der Vorläuferstern mehr als 140 Sonnenmassen besitzt und arm an Elementen ist, die schwerer sind als Helium. Im Kern des Sterns herrschen dann Temperaturen von einer Milliarde Grad Celsius und mehr; der Druck ist jedoch nicht hoch genug, um Eisen zu bilden. Damit kann er nicht wie masseärmere Sterne in einer Kern-Kollaps-Supernova enden, da diese durch einen in sich zusammenstürzenden Eisenkern ausgelöst wird. Bei den massereichen "Hyperriesen" ist es dagegen die Bildung von Elektron-Positron-Paaren aus energiereichen Lichtteilchen, die ein Absinken des Strahlungsdrucks bewirkt und so einen Zusammenbruch auslöst. Dieser führt dann zum explosionsartigen Zünden des Sauerstoffbrennens im Kern, was die völlige Zerstörung des Sterns zur Folge hat. Dabei bleibt kein kompakter Rest wie ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zurück.

In Galaxien wie der Milchstraße, die reich an schweren Elementen sind, kommen solche Sterne – und damit auch diese Art von Supernovae – praktisch nicht vor. Im frühen Kosmos, in dem es noch keine Metalle gab, bildeten sich jedoch fast ausschließlich solche Sterne und Paar-Instabilitäts-Supernovae traten wesentlich häufiger auf. Zwerggalaxien wie die, in der sich SN 2007bi ereignete, weisen jedoch auch heute noch vergleichsweise geringe Mengen an Metallen auf. Daher ist die Bildung derart massereicher Sterne hier in Einzelfällen möglich.

Oliver Dreissigacker

© spektrumdirekt

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