Schlagwort: Typ-Ia-Supernova

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RCW 86: Historischer Supernova-Überrest

Im Hintergrund leuchten rote Nebel, links oben ist ein schmaler, rechts unten ein kürzerer breiterer bogenförmiger grün leuchtender Nebel.

Bildcredit: Röntgen: XMM-Newton, Chandra / Infrarot: WISE, Spitzer

Im Jahr 185 n. Chr. verzeichneten chinesische Astronomen die Erscheinung eines Sterns in der Nanman-Sterngruppe. Dieser Teil des Himmels liegt auf modernen Sternkarten bei Alpha und Beta Centauri. Der neue Stern war monatelang sichtbar. Es ist vermutlich die erste Supernova der Geschichtsschreibung.

Dieses Kompositbild wurde in mehreren Wellenlängen erstellt. Es entstand mit Weltraumteleskopen des 21. Jahrhunderts. Die Röntgenteleskope XMM-Newton und Chandra sowie die Infrarotteleskope Spitzer und WISE zeigen den Supernovaüberrest RCW 86. Er wird als Überrest dieser Sternexplosion verstanden.

Das interstellare Gas auf der Falschfarbenansicht wird von der Stoßfront der expandierenden Supernova in Röntgenenergien (blau und grün) aufgeheizt. Interstellarer Staub mit kühleren Temperaturen leuchtet in infrarotem Licht (gelb und rot).

Der Überrest enthält große Mengen an Element Eisen, außerdem fehlt ein Neutronenstern oder Pulsar. Das lässt vermuten, dass die Supernova vom Typ Ia war. Typ Ia-Supernovae sind thermonukleare Explosionen, die weiße Zwergsterne zerstören, wenn diese in einem Doppelsternsystem Materie von einem Begleiter ansammeln.

Die Hülle strahlt Röntgenlicht ab. Die Stoßgeschwindigkeiten, die in der Hülle gemessen wurden, und die Infrarot-Temperaturen des Staubs lassen vermuten, dass sich der Überrest extrem schnell in einer Blase mit sehr geringer Dichte ausdehnt. Die Blase wurde vor der Explosion vom System des weißen Zwergs erzeugt.

RCW 86 liegt in der Nähe der Ebene unserer Milchstraße. Er ist etwa 8200 Lichtjahre entfernt und hat einen Radius von ungefähr 50 Lichtjahren.

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Spiralgalaxie NGC 3370 von Hubble

Bildfüllend ist eine Spiralgalaxie mit eng gewundenen dichten Spiralarmen abgebildet. Rechts darunter ist eine spindelförmige kleine Galaxie, die von der Seite sichtbar ist.

Bildcredit: NASA, ESA, Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA); Danksagung: A. Reiss et al. (JHU)

Sieht unsere Milchstraße aus der Ferne so aus? Die Spiralgalaxie NGC 3370 hat eine ähnliche Größe und Gestalt wie unsere Heimatgalaxie, wenn auch ohne Zentralbalken. Sie ist ungefähr 100 Millionen Lichtjahre entfernt und befindet sich im Sternbild Löwe (Leo).

Die große, schöne, von oben sichtbare Spirale wurde oben von der Advanced Camera for Surveys des Weltraumteleskops Hubble sehr detailreich fotografiert. Das Bild ist scharf genug, um Einzelsterne zu untersuchen, die als Cepheiden bekannt sind. Cepheiden sind veränderliche Sterne, deren absolute Helligkeit mit der Dauer ihrer Helligkeitsschwankungen zusammenhängt. Anhand dieser pulsierenden Sterne wurde die Entfernung von NGC 3370 genau bestimmt.

NGC 3370 wurde für diese Untersuchung ausgewählt, weil 1994 in der Spiralgalaxie auch eine gut untersuchte Sternexplosion stattfand, und zwar eine Typ-Ia-Supernova. Wenn man die bekannte Entfernung zu dieser Standardkerzen-Supernova, die auf den Cepheiden-Messungen basiert, mit Beobachtungen von Supernovae in noch größeren Entfernungen kombiniert, kann man die Größe und die Expansionsgeschwindigkeit des gesamten Universums bestimmen.

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Nobelpreis für ein seltsames Universum

In der Mitte leuchtet ein helles Galaxienzentrum, das von viel Staub umgeben ist. Wir sehen die Galaxie schräg von der Seite. Vorne verläuft ein breiter Staubwulst, der die Galaxie vorne verdeckt.

Credit: High-Z Supernova Search Team, HST, NASA

Vor dreizehn Jahren wurden erstmals Ergebnisse präsentiert, die zeigen, dass die meiste Energie in unserem Universum nicht in Sternen oder Galaxien steckt. Stattdessen ist sie an den Raum selbst gebunden. In der Kosmologie heißt das: Die Beobachtungen ferner Supernovae lassen auf eine große kosmologische Konstante schließen.

Vorschläge einer kosmologischen Konstante (Lambda) sind nicht neu. Es gibt sie seit Beginn der modernen relativistischen Kosmologie. Diese Vorschläge waren jedoch unter Astronomen* meist nicht sehr beliebt: Lambda ist den bekannten Komponenten des Universums sehr unähnlich, Lambdas Wert schien durch andere Beobachtungen begrenzt und schließlich konnten schon vorher Kosmologien, die weniger seltsam waren, die beobachteten Daten auch ohne Lambda gut erklären.

Interessant ist dabei die anscheinend direkte und zuverlässige Methode der Beobachtungen sowie der gute Ruf der Forschenden, welche die Untersuchungen leiteten. Im Lauf der letzten dreizehn Jahre sammelten unabhängige Gruppen von Astronominnen* weiterhin Daten, welche die Existenz Dunkler Energie und das verwirrende Ergebnis einer derzeit beschleunigten Expansion des Universums anscheinend bestätigten.

Dieses Jahr wurden die Leiter dieser Gruppen für ihre Arbeit mit dem Physiknobelpreis ausgezeichnet. Eine dieser Gruppen nahm dieses Bild der Supernova SN 1994D auf, die 1994 am äußeren Rand der Spiralgalaxie NGC 4526 beobachtet wurde.

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Eine junge Supernova in der nahen Feuerradgalaxie

Oben in der Mitte ist das gelbliche Zentrum einer äspiralgalaxie, unten in den transparent wirkenden Spiralarmen ist ein Stern als PTF11kly markiert.

Bildcredit: D. Andrew Howell und BJ Fulton (LCOGT) et al., Faulkes Telescope North, LCOGT

Beschreibung: Ein naher Stern ist explodiert und wird von Teleskopen auf der ganzen Welt überwacht. Die Supernova wird als PTF 11kly bezeichnet. Sie wurde erst vor zwei Tagen bei der Himmelsdurchmusterung Palomar Transit Factory (PTF) von einem Computer entdeckt. Bei der Durchmusterung wird das Samuel-Oschin-Weitwinkelteleskop in Kalifornien eingesetzt. Es hat einen Durchmesser von 1,2 Metern.

Die Supernova wurde rasch entdeckt, es war eine der kürzesten Zeitspannen nach einer Supernovaexplosion. PTF 11kly ereignete sich in der fotogenen Feuerradgalaxie M101. Diese Galaxie nur etwa 21 Millionen Lichtjahre entfernt. Damit ist sie eine der nächstgelegenen Supernovae der letzten Jahrzehnte.

Rasche Folgebeobachtungen lieferten bereits klare Hinweise, dass PTF 11kly eine Typ-Ia-Supernova ist. Bei so einer Supernova detoniert ein Weißer Zwerg. Eine Typ-Ia-Supernova ereignet sich in immer gleicher Art und Weise. Daher eignet sich diese Art Supernovae zur Kalibrierung der Expansionsgeschichte des gesamten Universums.

Die Untersuchung einer so nahen und jungen Typ Ia-Supernova liefert vielleicht neue, einzigartige Hinweise. Wenn frühere Indizien stimmen, sollte PTF 11kly in den kommenden Wochen eine visuelle Größenklasse von etwa 10m erreichen. Damit kann sie vielleicht sogar mit mittelgroßen Teleskopen beobachtet werden.

APOD-Rückblick: das Beste der Spiralgalaxie M101
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Supernova-Sonate

Siehe Erklärung. Ein Klick auf das Bild lädt die höchstaufgelöste verfügbare Version.

Titelbild: Keplers Supernovaüberrest: Chandra (Röntgenstrahlen) / Hubble (optisch) / Spitzer (IR); Credit: Alex H. Parker (Univ. Victoria), Melissa L. Graham (Univ. California, Santa Barbara / LCOGT)

Beschreibung: Für eine Sonate für Supernovae muss man erst einmal die Supernovae finden. Dafür nützten die Komponisten* Alex Parker und Melissa Graham Daten aus dem Durchmusterungs-Archiv des Canada France Hawaii Telescope (CFHT) von vier Himmelsausschnitten, die von April 2003 bis August 2006 detailreich fotografiert wurden, und wählten 241 Supernovae vom Typ Ia.

Für Kosmologen* sind diese thermonuklearen Explosionen, bei denen weiße Zwergsterne zerstört werden, sehr interessant. Jede Supernova spielt eine Note, deren Lautstärke durch die Entfernung der Supernova definiert wurde. Schwache, weit entfernte Supernovae spielen leise Noten.

Die Tonhöhe jeder Note basiert auf einem Dehnungsfaktor, der sich danach richtet, wie schnell die Supernova im Vergleich zu einer Standardzeitspanne heller wird und wieder verblasst. Je höher der Dehnungsfaktor, desto höher die Note auf der oben gezeigten phrygisch-dominanten Tonleiter.

Natürlich wird jede Supernova-Note von einem Instrument gespielt. Supernovae in massereichen Galaxien werden von einem Kontrabass vorgetragen, die Noten von Supernovae in massearmen Galaxien werden auf einem Konzertflügel gespielt.

Klickt auf das Bild oder folgt diesen Link (Vimeo, YouTube), dann seht ihr eine Zeitfaffer-Animation der CFHT-Legacy-Survey-Daten, während ihr die Supernova-Sonate hört.

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NGC 5584: Das Universum vergrößern

Bildfüllend ist eine Spiralgalaxie mit losen, zerfledderten Spiralarmen abgebildet, in denen sich Büschel aus blauen jungen Sternhaufen befinden. Das Zentrum in der Mitte wirkt relativ klein.

Credit: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU), L. Macri (Texas A und M Univ.) et al., Hubble-Vermächtnis (STScI/AURA)

Beschreibung:  Die große, schöne Galaxie NGC 5548 hat einen Durchmesser von mehr als 50.000 Lichtjahren. Sie ist 72 Millionen Lichtjahre entfernt und steht im Sternbild Jungfrau (Virgo). Die lose gewundenen Spiralarme des Inseluniversums enthalten viele junge Sternhaufen und dunkle Staubbahnen.

Doch NGC 5548 ist für Astronominnen und Astronomen nicht bloß eine weitere hübsche, von oben sichtbare Spiralgalaxie. NGC 5548 enthält etwa 250 veränderliche Sterne, sogenannte Cepheiden. Außerdem explodierte dort kürzlich eine Supernova vom Typ Ia. Cepheiden und Typ-Ia-Supernovae sind Schlüsselobjekte der astronomischen Entfernungsbestimmung.

NGC 5548 ist eine von acht Galaxien einer neuen Studie, bei der anhand zusätzlicher Beobachtungsdaten des Weltraumteleskops Hubble die Bestimmung der Hubble-Konstante – die Expansionsrate des Universums – verbessert werden soll.

Die Ergebnisse der Studie stärken die Theorie, dass tatsächlich Dunkle Energie für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich ist. Dies schwächt Modelle, in denen die beobachtete Beschleunigung ohne die geheimnisvolle Dunkle Energie erklärt wird. Viele der kleinen, rötlichen Flecken auf diesem scharfen Hubble-Bild von NGC 5548 sind weiter entfernte Galaxien.

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Das gewellte rote Band der SNR 0509

Vor einem Hintergrund aus zarten Sternen zeichnet sich eine ebenso zarte rote Blase ab, man sieht nur ihren Umriss.

Credit: NASA, ESA und das Hubble-Vermächtnis-Team (STScI/AURA); Danksagung: J. Hughes (Rutgers U.)

Beschreibung: Wie entstehen die Wellen im Supernova-Überrest SNR 0509-67.5? Die Wellen und der größere Nebel wurden 2006 und Ende letzten Jahres vom Weltraumteleskop Hubble so detailreich wie noch nie abgebildet. Die rote Farbe wurde mit einem Hubble-Filter aufgenommen, der nur für Licht von angeregtem Wasserstoff durchlässig ist.

Der genaue Ursprung der Wellen ist unbekannt. Zwei Ursprungshypothesen werden in Betracht gezogen, sie erklären die Welle mit relativ dichten Anteilen von ausgestoßenem oder zusammengepresstem Gas. Die Ursache für den breiteren, rot leuchtenden Ring ist klarer, da sich die Ausdehnungsgeschwindigkeit und die Lichtechos mit einer klassischen Supernova-Explosion vom Typ Ia erklären lassen, die sich etwa 400 Jahren ereignet haben muss.

SNR 0509 hat derzeit einen Durchmesser von etwa 23 Lichtjahren. Er ist ungefähr 160.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Schwertfisch (Dorado) in der Großen Magellanschen Wolke. Der expandierende Ring birgt jedoch ein weiteres Geheimnis: Warum wurde die Supernova vor 400 Jahre nicht beobachtet, als das Licht ihrer Explosion die Erde passiert haben müsste?

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