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Künstlerische Darstellung: So könnten die Überreste eines roten Überriesen nach seiner Supernova-Explosion aussehen.
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Künstlerische Darstellung: So könnten die Überreste eines roten Überriesen nach seiner Supernova-Explosion aussehen.

Astronomie

Supernova: Forschende beobachten „Todeskampf“ eines Sterns – „Das ist ein Durchbruch“

  • Tanja Banner
    VonTanja Banner
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Einem Forschungsteam aus den USA gelingt es, einen Stern in der Zeit vor seiner Supernova bis nach der brutalen Explosion zu beobachten. Die Forschenden sind begeistert.

Hawaii/Berkeley – Der Tod eines massereichen Sterns ist einer der brutalsten und dramatischsten Vorgänge im Universum. Geht sein Leben zu Ende, bläht er sich zu einem roten Überriesen auf. Der Kern wird immer stärker komprimiert, während die Hülle des Sterns nach außen gedrückt wird. Ist das Ungleichgewicht eines Tages zu groß, explodiert der Stern – eine Supernova entsteht. Bisher konnten Forschende diesen Vorgang zwar in Teilen beobachten, der komplette Vorgang wurde jedoch noch nie lückenlos dokumentiert.

Doch nun ist es einem Forschungsteam in den USA gelungen, das dramatische Ende des Lebens eines roten Überriesen in Echtzeit zu beobachten. Forschende, die an den Teleskopen Pan-STARRS und W. M. Keck auf Hawaii das Young Supernova Experiment (YSE) durchführen, gelang es, sich die letzten 130 Tage im Leben eines roten Überriesen anzusehen – inklusive seiner Explosion und der Zeit danach. „Zum ersten Mal konnten wir sehen, wie ein roter Überriese explodiert“, freut sich Wynn Jacobson-Galán von der University of California in Berkeley, der Hauptautor einer Studie über die beobachtete Supernova, die im Fachjournal The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde.

Forschende beobachten Supernova in Echtzeit: „Das ist ein Durchbruch“

„Das ist ein Durchbruch in unserem Verständnis darüber, was massive Sterne in den Momenten, bevor sie sterben, tun“, erklärt Jacobson-Galán weiter. „Der direkte Nachweis von Prä-Supernova-Aktivität in einem roten Überriesen wurde nie zuvor beobachtet.“

Die anstehende Supernova entdeckten die Forschenden im Sommer 2020, als eine große ausgehende Strahlenmenge bei dem Stern beobachtet wurde. Seitdem wurde der Stern, der sich in der Galaxie NGC 5731 in etwa 120 Millionen Lichtjahren Entfernung von der Erde befand, dauerhaft beobachtet. „Es war, wie eine tickende Zeitbombe zu beobachten“, erinnert sich die Co-Autorin der Studie, Raffaella Margutti. Im Herbst 2020 explodierte der Stern schließlich – ein Ereignis, das die Forschenden mit ihren Teleskopen beobachtet und bei dem sie zahlreiche Daten sammelten.

Supernova-Explosion: „Es war, wie eine tickende Zeitbombe zu beobachten“

„Als die Daten vom Teleskop kamen, sah ich die verräterischen Anzeichen einer Supernova, die kurz vor der Explosion in vom Stern geschleudertes Material rammte“, erinnert sich Ryan Foley, ein weiterer Co-Autor der Studie. Die Aufnahmen der Explosion zeigten dichtes, zirkumstellares Material, das den Stern zur Zeit seiner Explosion umgab – mutmaßlich exakt das Gas, das der Stern im Sommer zuvor herausgeschleudert hatte und das die Forschenden auf die Spur der Supernova gebracht hatte. „Wir haben noch nie eine solch heftige Aktivität bei einem sterbenden roten Überriesen bestätigt, bei dem wir sehen, dass er eine so leuchtende Emission erzeugt, dann kollabiert und verbrennt“, betont Co-Autorin Margutti.

Künstlerische Darstellung: Ein roter Überriese, der kurz vor der Supernova-Explosion steht.

Der Supernova gaben die Forschenden den Namen „SN 2020tlf“ und beobachteten sie auch nach der Explosion weiter. Anhand des Supernova-Überrests konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Größe des gestorbenen Sterns bestimmen: Er hatte den 1500-fachen Radius der Sonne und war vor seiner Explosion etwa 4700 Grad Celsius heiß.

Supernova-Beobachtung widerspricht früheren Vorstellungen

Die Beobachtung des Forschungsteams widerspricht früheren Vorstellungen davon, wie sich rote Überriesen entwickeln, bevor sie explodieren. Bisher waren alle roten Überriesen, die vor ihrer Explosion beobachtet wurden, relativ ruhig. Es gab keine Hinweise auf heftige Eruptionen oder leuchtende Emissionen, wie die Forschenden das vor der Explosion der Supernova SN 2020tlf beobachten konnten. Die Beobachtung der hellen Strahlung im Jahr vor der Supernova-Explosion bringt die Forschenden zu der Vermutung, dass zumindest einige der roten Überriesen in ihrer letzten Lebensphase große Veränderungen in ihrer Struktur durchmachen – die zu einem heftigen Ausstoß von Gas führt.

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„Am meisten freue ich mich über all die neuen ‚Unbekannten‘, die durch diese neue Entdeckung erschlossen wurden“, betont Jacobson-Galán. „Die Entdeckung weiterer Ereignisse wie SN 2020tlf wird einen großen Einfluss darauf haben, wie wir die letzten Monate der Sternentwicklung definieren.“ Die Suche nach der Lösung des Rätsels, wie massereiche Sterne die letzten Momente ihres Lebens verbringen, werde Beobachtende und Theoretiker:innen vereinen, ist sich Jacobon-Galán sicher. „Endlich haben wir den Todeskampf dieses relativ üblichen Typs einer Sternenexplosion beobachtet“, freut sich Co-Autor Foley. (tab)

Eine Supernova kann auch durch einen anderen Mechanismus entstehen, wie eine Studie zeigt, die das seltsame Phänomen erstmals nachweisen konnte.

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