Im Jahr 1604 tauchte plötzlich ein neuer Stern am Himmel auf. Im Sternbild Schlangenträger war ein Stern zu sehen, der heller als alle anderen war. Der prominenteste Beobachter dieses neuen Sterns war Johannes Kepler. Heute wissen wir, dass er damals nicht die Geburt eines neuen Sterns beobachtet hatte, sondern den Tod eines alten. Obwohl, genaugenommen handelte es sich um einen toten Stern, der kurzfristig wieder aufleuchtete. Quasi ein Zombiestern…

Keplers Supernova war auf jeden Fall ein höchst interessantes Himmelsobjekt. Es war die letzte Supernova, die innerhalb unserer Milchstraße stattgefunden hat. Wir haben seitdem zwar immer wieder Supernovaexplosionen beobachtet. Sie fanden aber immer in anderen Galaxien statt. Und auch heute, über 400 Jahre später, liefert Keplers Supernova immer noch neue Informationen.

Die Supernova des Jahres 1604 war eine sogenannte “Typ Ia”-Supernova. Sie entsteht aus einem weißen Zwerg. Das ist das, was von kleinen Sternen übrig bleibt, wenn sie irgendwann keinen Brennstoff übrig haben. Dann kommt die Kernfusion zum Erliegen und der Stern fällt unter seinem eigenen Gewicht zusammen. Dadurch wird es in seinem Inneren heißer und kurzfristig kann eine neue Art der Kernfusion ablaufen. Statt Wasserstoffatome werden dann Heliumatome fusioniert. Der Kollaps des Sterns wird für ein paar Millionen Jahre aufgehalten, bevor dann auch das Helium alle ist. Der Stern kollabiert wieder, wird noch heißer und nun können für kurze Zeit wieder andere Atome fusioniert werden. In diesen letzten Phasen seines Lebens brennt der Stern heißer als früher und dehnt sich dabei aus. Er wird zu einem roten Riesen und dehnt sich nicht nur aus, sondern schleudert die äußeren Schichten seiner Atmosphäre regelrecht davon. Am Ende bleibt vom roten Riesen nur der extrem dichte Kern übrig. Er ist ungefähr so groß wie die Erde und Kernfusion findet dort nicht mehr statt. Dieser weiße Zwerg kühlt nur noch langsam ab.

Auch unsere Sonne wird einmal zu einem weißen Zwerg werden. Es gibt aber auch Sterne in Doppelsternsystemen, die das gleiche Schicksal erleiden. Dann können sich in einem System zum Beispiel ein weißer Zwerg und ein normaler Stern befinden. Und wenn sie ausreichend nahe beieinander sind, dann kann Material vom Stern auf den Zwerg fallen – zum Beispiel durch starke Sternenwinde. Je mehr Gas der weiße Zwerg einsammelt, desto schwerer wird er. Und je schwerer er wird, desto dichter und heißer wird er. Irgendwann sind dann wieder die Bedingungen erreicht, die es dem Zwerg erlauben, wieder Atomkerne zu fusionieren. Die plötzlich einsetzende Fusion lässt den Zwerg explodieren und am Himmel leuchtet für einige Zeit ein “neuer” Stern auf.

Wenn wir heute ins Sternbild des Schlangenträgers schauen, dann sehen wir das hier:

Ja, da sieht man nicht wirklich etwas. Die Supernova ist ja auch schon seit 400 Jahren verschwunden, der helle “neue” Stern im Schlangentränger ist schon lange nicht mehr zu sehen. Aber die Astronomen haben viele Augen und wenn wir den gleichen Bereich des Himmels mit unseren Röntgenaugen betrachten, sieht die Sache ganz anders aus:

Der Bildausschnitt ist genau der gleiche wie zuvor – nur diesmal hat das Röntgenteleskop Chandra die Beobachtung angestellt. Die Farben geben die Energie der beobachteten Röntgenstrahlung wieder (rot und gelb sind niedrige Energien, grün liegt in der Mitte und blau und lila sind hohe Energien). Was man hier sieht, ist der letzte Rest vom Stern, der bei der Explosion ins All geschleudert wurde. Die extrem beschleunigten Teilchen des Gases geben Röntgenstrahlung ab. Normalerweise sind solche Supernova-Explosionen sehr symmetrisch. Hier sieht man aber deutliche Asymmetrien, besonders in der rechten oberen Ecke des Bildes. Wo diese Beule genau her kommt, weiß man noch nicht. Vielleicht hat es etwas damit zu tun, wie sich der Stern vor der Explosion durch das interstellare Gas der Umgebung bewegt hat. Oder vielleicht hat das interstellare Gas nach der Explosion die Ausbreitung der Sternenreste behindert.

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Kommentare (28)

  1. #1 Spritkopf
    19. September 2012

    Hm, dies war also eine Supernova vom Typ Ia. Aber sie war trotzdem stärker als gemeinhin üblich. Bedeutet das, dass Ia-Supernovae unter bestimmten Umständen möglicherweise doch nicht so zuverlässig als Standardkerze dienen können, wie man das bislang annahm?

  2. #2 tina
    19. September 2012

    Kann man eigentlich alle Supernovae, die in der Milchstraße stattfinden, sehen? Ich meine die Bereiche, die von uns aus gesehen hinter dem Milchstraßenzentrum liegen und als nichtbeobachtbarer Bereich bezeichnet werden.
    Und da ich schon mal beim Fragenstellen bin, gleich noch eine…
    Wie groß ist eigentlich der nichtbeobachtbare Bereich der Milchstraße? Ich habe bisher nur Grafiken gesehen, wo dann einige Bereiche grau dargestellt werden, aber keine Angaben in Prozent dazu gefunden. Kann man über diese Bereiche eigentlich überhaupt etwas herausfinden oder sind die kompett verdeckt und sozusagen undurchdringlich?

  3. #3 Alderamin
    19. September 2012

    @Tina

    Nein, ich hab’ mal gelesen, man kann nur etwa jede 10. sehen, weil die anderen durch Staub in der Milchstraßenscheibe verdeckt werden. Man erwartet so ca. alle 50-100 Jahre eine Supernova in der Milchstraße, aber die letzte in der Milchstraße von Menschen beobachtete war die von Kepler.

    Witzigerweise war 1572 auch eine von Tycho Brahe (einem Lehrer Keplers) beobachtet worden. 1987 gab es dann eine in eine nahen Nachbargalaxie, der Großen Magellanschen Wolke, die war für’s bloße Auge am Südhimmel sichtbar, aber eben nicht in der Milchstraße selbst.

    Wir würden aber jede Supernova in der Milchstraße durch ihre Neutrinostrahlung bemerken. Auch die 1987er verriet sich auf diese Weise, noch bevor sie sichtbar wurde. Mit Infrarot-, Radio- und Röntgenteleskopen kann man außerdem durch den Staub hindurch schauen, da dürfte man die meisten Supernovae in der Milchstraße ebenfalls “sehen” können.

  4. #4 tina
    19. September 2012

    @Alderamin
    Vielen Dank für die Antwort.
    Wenn ich es richtig verstanden habe, würde man eine Supernova wegen der Neutrinostrahlung also auch dann feststellen können, wenn sie von uns aus gesehen hinter dem galaktischen Zentrum stattfindet. Können denn auch andere Informationen von dort zu uns gelangen?
    Ich meinte übrigens diese Grafik:
    http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Milky_Way_Spiral_Arm_DE_de.svg&filetimestamp=20100217093543

  5. #5 Alderamin
    19. September 2012

    Der im Artikel beschriebene Prozess ist eigentlich der einer Nova, eine Fusion an der Oberfläche durch aufgesammeltes Gas. Die gibt es auch, sind viel weniger hell und können sich sogar mehrfach auf dem gleichen Stern wiederholen.

    Für eine Supernova Type Ia muss so viel Material auf den Stern fließen (typischerweise durch einen Roten Riesen, der sich bis zum weißen Zwerg ausgedehnt hat, oder durch den Zusammenstoß zweier weißer Zwerge), dass eine kritische Masse von 1,4 Sonnenmassen überschritten wird, die Chandrasekhar-Grenze. Dann ist der Stern so schwer, dass ihn der abstoßende Druck der Elektronen ihn nicht mehr stabilisieren kann, die Elektronen werden in die Protonen gedrückt, bilden Neutronen, die keine weit reichenden Kräfte mehr ausüben können, und der Kern stürzt zu einem Neutronenstern zusammen. Und dann kommt es durch den Rückstoß zur explosiven Kohlenstofffusion der Sternenhülle, die den ganzen Stern zerreisst und auch keinen Neutronenstern zurücklässt.

  6. #6 Alderamin
    19. September 2012

    @Tina

    Wenn man sich auf die innere Milchstraßenscheibe beschränkt, die mit dunklem Staub gefüllt ist, sieht man noch viel weniger als in dem von Dir verlinkten Bild dargestellt, dieses zeigt nur, welche Spiralarme wir überblicken. Man kann die dunklen Bänder in der Milchstraße gut erkennen, die die dahinter liegenden Sterne verdecken, obwohl man oberhalb und unterhalb noch Sterne der Milchstraße und ihre Spiralarme sieht.

    Da, wo der Staub ist, enstehen aber junge Sterne, und Sterne, die zur Supernova werden (außer dem hier besprochenen Typ Ia) sind große Sterne, die jung sterben, also sich nicht weit von ihrem “staubigen Geburtsort” entfernen. Deswegen sieht man von ihnen weniger, als das von Dir verlinkte Bild darzustellen scheint.

    Wie gesagt, der Staub ist durchlässig für andere Strahlungen. Mit Infrarot und Radiowellen können wir die gesamte Milchstraße überblicken. Neutrinostrahlung geht sowieso durch alles hindurch, auch durch die Erde selbst, aber es gibt nur wenige Prozesse im All, die so viele Neutrinos erzeugen, dass wir sie auf der Erde messen könnten. Beim Kollaps zu einem Neutronenstern werden, wie oben beschrieben, die Elektronen in die Protonen gedrückt (mal anschaulich gesprochen), es kommt genauer gesagt zum inversen Beta-Zerfall, bei dem Neutrinos in gigantischer Menge entstehen, die einen Großteil der Gesamtenergie mit sich nehmen. Die dürfte man bei den ständig laufenden Neutrinoexperimenten kaum übersehen.

  7. #7 tina
    19. September 2012

    @Alderamin
    Okay, bis auf den inversen Beta-Zerfall habe ich den Rest verstanden 😉

    Ich wäre ja schon froh, wenn ich wenigstens das Milchstraßenzentrum einmal vernünftig in echt sehen könnte und nicht immer nur auf Fotos oder in Filmen.

  8. #8 Kallewirsch
    19. September 2012

    Wenn ich es richtig verstanden habe, würde man eine Supernova wegen der Neutrinostrahlung also auch dann feststellen können, wenn sie von uns aus gesehen hinter dem galaktischen Zentrum stattfindet.

    Die Antwort darauf ist nicht so leicht zu geben.
    Das Problem ist, dass Neutrinos so schwach wechselwirken, dass gerade mal ein paar von diesem Ereignis nachweisbar sind. Als 1987 die SN in der Magellanschen Wolke hochging, konnten im japanischen Detektor gerade mal 11 Neutrinos davon nachgewiesen werden, 8 warens in den USA und 5 in Europa. D.h. in den Detektoren tauchen erst mal ein paar wenige Neutrinos auf und erst hinterher, wenn man die SN auch im elektromagnetischen Spektrum gesichtet hat, kann man sagen: Ooops, die müssen wohl da dazugehört haben.

    Können denn auch andere Informationen von dort zu uns gelangen?

    recht viele andere Möglichkeiten bleiben da nicht mehr. Gravitationswellen wären eine Möglichkeit, da haben wir aber noch keine Detektoren dafür, die auch sensibel genug sind.
    Und dann bleibt nur noch elektromagnetische Strahlung (also Licht in all seinen Spielarten). Und die bleibt im Zentrum zum größten Teil hängen, bzw. wird vom Zentrum überdeckt.

  9. #9 Alderamin
    19. September 2012

    @Tina

    Keine Chance, mit bloßem Auge sieht man da nur ein dunkles Staubband (www.astrofoto.de/german/highlite/milchstr.htm, drittes Bild von oben).

    Bei anderen Wellenlängen sieht man die Gegend um Sagittarius A*, das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße.

  10. #10 tina
    19. September 2012

    P.S. Das ist hier in der Großstadt und nur mit einem Feldstecher ausgerüstet allerdings leider völlig hoffnungslos.

  11. #11 Kallewirsch
    19. September 2012

    Das ist hier in der Großstadt und nur mit einem Feldstecher ausgerüstet allerdings leider völlig hoffnungslos.

    Damit wir uns da richtig verstehen. Um das Zentrum so abzubilden, wie du das von Photos kennst (zb die, in denen man die innersten Sterne die um das schwarze Loch kreisen sehen kann), brauchst du schon ein ‘bischen’ besseres Equipment als einen Feldstecher. Genau genommen, brauchst du so ziemlich das Modernste vom Modernen.

  12. #12 tina
    19. September 2012

    @Kallewirsch
    Dann trifft die Bezeichnung “unbeobachtbarer Bereich” also weitestgehend zu?

    @Alderamin
    Ich bin ja großer Fan von solchen Fotos – überhaupt von Astrofotos. Deswegen finde ich es ja auch so schade, dass man hier meist nur die allerhellsten Sterne sehen kann und sonst nix. Freue mich schon, wenn ich die Plejaden mal gut sehen kann.

  13. #13 tina
    19. September 2012

    @Kallewirsch
    Ja, ich weiß, die Posts haben sich hier gerade überschnitten.

  14. #14 Alderamin
    19. September 2012

    @Kallewirsch

    Im richtigen Radiobereich kann man die ganze Milchstraße überblicken:

    http://www.pro-physik.de/details/news/prophy11393news/news.html?laid=11393

    Von der Supernova 1987a wurden zwar nur 11 Neutrinos nachgewiesen, aber ein solcher Burst von simultan eintreffenden Neutrinos war schon auffällig, wenn man sonst nur alle paar Stunden eines sieht. Eine Supernova in der Milchstraße wäre außerdem näher, man sähe dann je nach Entfernung deutlich mehr Neutrinos.

    Mittlerweile gibt es auch neue und mehr Detektoren, die zusammen alle drei Neutrinoarten aufspüren können. Wenn man deren Beobachtungen kombiniert und zeitlich korreliert, könnte man sogar die Richtung zur Supernova bestimmen. Ich denke, das Neutrinoereignis einer Supernova in der Milchstraße würde heute nicht übersehen werden.

  15. #15 Kallewirsch
    19. September 2012

    Im richtigen Radiobereich kann man die ganze Milchstraße überblicken:

    http://www.pro-physik.de/details/news/prophy11393news/news.html?laid=11393

    Hey, cool!

    man deren Beobachtungen kombiniert und zeitlich korreliert, könnte man sogar die Richtung zur Supernova bestimmen. Ich denke, das Neutrinoereignis einer Supernova in der Milchstraße würde heute nicht übersehen werden.

    So hab ich das auch nicht gemeint. Übersehen würde man das sicher nicht. Ich wollte nur Tina ein bischen dämpfen, dass man mit Neutrinos sowas wie ein ‘Bild’ einer SN erhalten kann. Das wirds auch in Zukunft nicht spielen.
    (Ich wär ja schon glücklich, wenn endlich mal wieder eine SN rund um uns auftauchen würde. Schnief)

  16. #16 tina
    19. September 2012

    Ja, Kallewirsch, ich bin da ganz gedämpft 😉
    Wie gesagt, ich würde mich schon über weniger Wolken und weniger Lichtverschmutzung freuen. Und dass ich mit meinem Feldstecher nicht bis zum Zentrum der Milchstraße komme, habe ich auch schon gemerkt – leider. Deswegen hoffe ich auch auf eine Supernova, die man hier sehen könnte.

  17. #17 Alderamin
    19. September 2012

    @Kallewirsch

    Ein mit Neutrinos aufgenommenes Bild gibt’s bis jetzt nur von der Sonne, und das auch noch durch die Erde hindurch:

    http://scienceblogs.de/diaxs-rake/2010/08/07/ein-bild-der-sonne/

    Statistisch gesehen werden wir keine Supernova in der Milchstraße zu Gesicht bekommen, aber die Chancen, von einer mit Neutrinos in der Milchstraße nachgewiesenen Supernova zu hören, stehen ca. 50% (wenn man ab jetzt 50 Jahre rechnet; ich geb’ mir selbst nur noch 30-40). Im Andromedanebel ist aber mal eine fällig, die letzte war Ende des 19. Jahrhunderts (S Andromedae), und dort sollte alle 100 Jahre mal eine auftreten, die wir dank der Neigung der Galaxie eigentlich auch von der Erde aus sehen sollten. Auf diese Entfernung hätte sie aber auch nur 7. Größe, also für’s bloße Auge nur an extrem dunklen Orten gerade noch sichtbar, Typ Ia wäre 5. Größe, von dunklen Hinterhöfen einer Stadt noch mit bloßem Auge zu sehen. Beide wären im Feldstecher aber kein Problem.

  18. #18 Kallewirsch
    19. September 2012

    Statistisch gesehen werden wir keine Supernova in der Milchstraße zu Gesicht bekommen,

    Sag doch sowas nicht! Und wenn ich ganz lieb … bettle?

  19. #19 noch'n Flo
    Schoggiland
    19. September 2012

    @ FF:

    Hier sieht man aber deutliche Asymmetrien, besonders in der linken oberen Ecke des Bildes. Wo diese Beule genau her kommt, weiß man noch nicht.

    Du meinst wohl eher rechts oben.

  20. #20 rolak
    19. September 2012

    Nein, Kallewirsch, betteln nützt nichts. Ist sogar kontraproduktiv – denn wie im post oben schon erwähnt, ist Spenden das Mittel der Wahl. Eine Megatonne Abfall für einen weißen Zwerg Deiner Wahl undsoweiter undsoweiter 😉

  21. #21 patec
    19. September 2012

    Warum kann diese Asymmetrie nicht mit dem Nachbarstern zusammenhängen? (Ich nehme mal an man kann das ausschließen, sonst wäre sicherlich schon jemand darauf gekommen)

  22. #22 tina
    19. September 2012

    Weiß zufällig jemand, wie groß der Bereich des Himmels ist, den wir (wegen der Milchstraße) nicht oder so gut wie nicht beobachten können?
    Ich nehme mal an, dass, wenn wir die Supernovae dort nicht “sehen” können, das gleiche auch für die dahinter liegenden Galaxien gilt. Mich würde mal interessieren, wieviele Galaxien (in Prozent) wir deshalb nicht sehen können.

  23. #23 Alderamin
    19. September 2012

    @tina

    Vielleicht 10%? Auf dieser Seite siehst Du in der Mitte und unten zwei Aufnahmen des gesamten Himmels, in denen die Milchstraße mittig liegt. Dieser Bereich, der in beiden Bildern gut zu erkennen ist, versperrt uns den Blick auf dahinter liegende Galaxien (die weiträumig gleich verteilt sind, also 10% Himmel verdeckt = 10% Galaxien verdeckt).

  24. #24 tina
    19. September 2012

    @Alderamin
    Danke für den Link und Lesestoff.
    90 % ist ja eigentlich auch noch mehr als genug zum Angucken…

  25. #25 Alderamin
    19. September 2012

    @Tina

    Gerne. Die 10% sind aber auch nur aus dem Anschauen der Bilder geschätzt, also keine Gewähr!

  26. #26 blaubart
    erde
    20. September 2012

    blöde frage: supernova typ 1a bedeutet, dass es ein doppelsternsystem gewesen sein muss. was passiert eigentlich mit dem begleiter, wenn in unmttelbarer nähe eine solche supernova stattfindet? “überlebt” der begleiter sowas? könnte die “beule” am foto quasi der begleiter sein, der diesmal etwas zu nah am geschehen war? quasi eine doppelpack-nova (das p.m. würde wahrscheinlich den begriff über-drüber-hyper-nova verwenden).

  27. #27 Alderamin
    20. September 2012

    @blaubart

    Ja, der überlebt das und fliegt dann mit hohem Tempo (weil die ihn auf eine enge, schnelle Bahn zwingende Masse sich nach außen verdünnt) in irgendeiner Richtung davon.

    Irgendwann neulich (war es in einem Artikel hier? Kann mich nicht genau erinnern) wurde auch mal spekuliert, man könne bei einem Supernovaüberrest in der Explosionwolke den Schatten des Begleiters sehen.

    Der eine Stern kann den anderen nicht “zünden” (Ausnahme: zwei weiße Zwerge stoßen zusammen und formen eine gemeinsame Supernova). Eine Supernova braucht immer einen Kernkollaps. Bei der 1a braucht es einen weißen Zwerg, der von einem Begleiter Masse aufnimmt, bis er kollabiert. Das passiert dann, wenn der Begleiter sich zum Roten Riesen aufbläht. Der Vorläufer des weißen Zwergs war aber auch mal ein Roter Riese, also hat er sich schneller entwickelt und ist folglich massiver (Massenaustausch mal außen vor, so was gibt’s auch). Der ältere, kleinere Rote Riese kann dann keinen Kernkollaps erleiden, denn er ist noch kein weißer Zwerg, und die anderen Supernova-Typen benötigen Sterne, die wesentlich massiver sind, als solche, die weiße Zwerge bilden. Die wären dann aber auch schon lange vorher explodiert.

  28. #28 Alderamin
    20. September 2012

    Noch als Ergänzung, des ging ja um die Beule: Supernovaexplosionen sind erstens nicht perfekt symmetrisch. Manche Neutronensterne werden von ihrer Supernova wie ein Geschoss angetrieben.

    Zweitens stößt die Explosionswolke mit unregelmäßig verteilten Resten der alten Sternhülle des weißen Zwergs zusammen, die dieser auf dem Weg vom Roten Riesen zum weißen Zwerg ins All geblasen hat. Deswegen entstehen unregelmäßige Formen.

    Schließlich entstehen Jets, wenn Plasma um einen massiven Körper rast während er akkretiert, was z.B. bei Hypernovae passiert, wenn sie von innen heraus von dem entstandenen Schwarzen Loch aufgefressen werden. Ob Jets während des Kollaps einer 1a kurzfristig eine Rolle spielen, weiß ich nicht, aber das könnte vielleicht auch eine Ursache für “Beulen” sein.