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Sternexplosion: Die Nova Delphini 2013 genau vermessen

Astronomen beobachteten die Expansion des thermonuklearen Feuerballs der Nova Delphini, die im August 2013 am Himmel erschien. Sie zeigten, dass der Ausbruch asymmetrisch erfolgte und bestimmten anhand von Geschwindigkeitsmessungen des Auswurfmaterials die Entfernung des Objekts zu 14 800 Lichtjahren.
Klassische NovaLaden...

Mit Hilfe von interferometrischen Beobachtungen gelang es einer internationalen Gemeinschaft von Astronomen um Gail Schaefer von der Georgia State University, die Explosion der Nova Delphini 2013 in einem frühen Stadium zu untersuchen. Ihre Daten decken den Zeitraum von einem bis 43 Tage nach dem Ausbruch ab und bilden damit zum ersten Mal die früheste Phase einer Nova-Explosion ab. Somit ließ sich die Entwicklung der sich ausdehnenden und abkühlenden Gashülle im Detail erforschen. Die Wissenschaftler stellten dabei fest, dass der Ausbruch nicht gleichmäßig ablief, sondern eine ellipsoide Struktur entwickelte. Zudem ermittelten sie anhand der Beobachtungen die Entfernung der Nova: Sie befindet sich in einem Abstand von rund 14 800 Lichtjahren.

Verlauf der Nova DelphiniLaden...
Die ersten Tage der Nova Delphini 2013 | Die untere Bilderreihe zeigt den Verlauf der Ausdehnung der Nova Delphini 2013 (von links nach rechts: Tag 3; Tag 5; Tag 7). In der oberen Reihe ist das berechnete Modell der Explosion zu sehen. Es zeigen sich ein Kern und ein hellerer äußerer Ring. Die Bilder wurden anhand der interferometrischen Beobachtungsdaten erstellt. Die Größe am Himmel ist in Millibogensekunden angegeben.

Novae sind ein intensiver Anstieg in der Sternhelligkeit, so dass von einem Tag auf den nächsten ein "neuer" Stern am Himmel zu leuchten scheint. Sie entstehen in engen Doppelsternsystemen, in denen ein Weißer Zwerg und ein größerer Begleiter umeinanderkreisen und ein Materieaustausch stattfindet. Der Wasserstoff, den der Weiße Zwerg seinem Begleiter entzieht, sammelt sich auf dessen Oberfläche. Ab einer bestimmten Tiefe dieser Schicht – rund 200 Meter – entwickelt sich wegen des großen Schwerefelds des Zwergs ein solch hoher Druck, dass er für die Zündung des thermonuklearen Wasserstoffbrennens ausreicht. Das Einsetzen der Fusionsreaktion zieht eine Explosion nach sich, bei der das Gas nach außen geschleudert wird. Mit ihr geht der intensive Anstieg in der Helligkeit einher. Während das Gas im Verlauf der darauf folgenden Wochen expandiert, klingt das Ereignis langsam ab und das System kehrt zu seiner gewöhnlichen Helligkeit zurück.

Am 14. August 2013 entdeckte der japanische Amateurastronom Koichi Itagaki die Nova Delphini. Bereits 15 Stunden nach der Entdeckung richteten die Astronomen die sechs Teleskope des Interferometers CHARA auf das Objekt und beobachteten es mehrfach in den kommenden Wochen. Durch die Zusammenschaltung der Instrumente erreichten sie eine Winkelauflösung, die einem einzigen Teleskop mit einem Durchmesser von mehr als 300 Metern entspricht. Auf diese Weise ließ sich die Entwicklung der expandierenden Gashülle im Detail verfolgen. Während sie zu den ersten Beobachtungen eine Größe aufwies, die der Erdbahn um die Sonne glich, so zeigte sie am 43. Tag nach dem Ausbruch bereits eine Ausdehnung, die der Entfernung des äußersten Planeten Neptun zur Sonne entsprach.

Der Vergleich der anwachsenden Winkelausdehnung am Himmel mit der tatsächlichen Expansionsgeschwindigkeit ermöglichte den Astronomen zudem die Bestimmung der Entfernung zur Nova Delphini. Dafür bedienten sie sich spektroskopischer Archivdaten, mit deren Hilfe sie die Geschwindigkeit des Materialauswurfs in Richtung des Beobachters zu mehr als 600 Kilometer pro Sekunde abschätzten. Damit ergab sich eine Entfernung zu dem Weißen Zwerg von rund 14 800 Lichtjahren.

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