Supernova 2018zd (r) und Muttergalaxie NGC 2146. (NASA/STSCI/J. Depasquale; Las Cumbres Observatory) Bereits im Jahr 1054 n. Chr., a Supernova-Sternexplosion erleuchtete den Himmel 23 Tage lang so hell, dass er von der Erde aus tagsüber gesehen werden konnte.
Seine Überreste existieren noch heute als Krebsnebel , und neue Forschungsergebnisse geben uns die bisher beste Vorstellung davon, was genau zu diesem Phänomen geführt hat.
Basierend auf einer Analyse einer neueren Supernova mit der Bezeichnung SN 2018zd gehen Astronomen davon aus, dass sowohl SN 2018zd als auch die Supernova von 1054 n. Chr. Elektroneneinfang-Supernovae sind – eine seltene dritte Art von Supernova neben Typ I (thermonuklear) und Typ II (Kernkollaps).
Experten haben Hypothesen über diese dritte Art explodierender Sterne aufgestellt für Jahrzehnte Zu diesem Zeitpunkt war es jedoch schwierig, tatsächliche physikalische Beweise für Elektroneneinfang-Supernovae zu finden. Die ungewöhnlichen Eigenschaften von SN 2018zd – nur 31 Millionen Lichtjahre entfernt – könnten die ersten sein, die wir tatsächlich richtig identifiziert haben.
„Diese Supernova hilft uns buchstäblich dabei, tausend Jahre alte Aufzeichnungen aus Kulturen auf der ganzen Welt zu entschlüsseln.“ sagt der Astrophysiker Andrew Howell , von der University of California, Santa Barbara (UCSB). „Und es hilft uns, eine Sache, die wir nicht vollständig verstehen, den Krebsnebel, mit einer anderen Sache in Verbindung zu bringen, über die wir unglaubliche moderne Aufzeichnungen haben, dieser Supernova.“
„Dabei lernen wir etwas über die grundlegende Physik: wie manche Neutronensterne entstehen, wie extreme Sterne leben und sterben und wie die Elemente, aus denen wir bestehen, entstehen und im Universum verteilt werden.“
Jeder Stern befindet sich in einem ständigen Kampf mit der Schwerkraft, wobei entweder eine laufende Fusion oder dicht gepackte Atome seine Lebensdauer verlängern. Bei Supernovae führt typischerweise entweder eine Massenzunahme zu einer außer Kontrolle geratenen thermonuklearen Explosion (Typ I), oder dem Stern geht der Treibstoff aus und sein Eisenkern kollabiert (Typ II).
Doch schon vor dieser Entdeckung vermuteten Wissenschaftler ein drittes Szenario: Elektronen im Sauerstoff-Neon-Magnesium-Kern eines Sterns werden in Atomkerne zerschmettert, wodurch er unter seinem eigenen Gewicht zusammenbricht. Hierfür ist eine sehr genaue Balance erforderlich, sonst ist der Stern zu schwer oder zu leicht, um auf diese Weise in den Todeskampf gezogen zu werden.
Künstlerische Impressionen eines superasymptotischen Riesenaststerns und seines Kerns. (S. Wilkinson; Las Cumbres Observatory)
Wissenschaftler hatten bereits herausgefunden, dass sich aus einem seltenen und massereichen Objekt eine Elektroneneinfang-Supernova bilden sollte superasymptotischer Riesenast (SAGB) Stern und erfüllen fünf weitere Kriterien – erheblicher Massenverlust vor der Supernova-Phase, eine ungewöhnliche chemische Zusammensetzung, eine schwache Explosion, geringe Radioaktivität und ein neutronenreicher Kern.
Anhand von Archivbildern des Hubble-Weltraumteleskops vor der Explosion von SN 2018zd sowie neuerer Messwerte nach der Explosion stellten Astronomen fest, dass SN 2018zd alle sechs Indikatoren für eine Elektroneneinfang-Supernova erfüllte – die erste Supernova, die jemals registriert wurde.
„Wir begannen mit der Frage: ‚Was ist dieser Verrückte?‘“ sagt der Astrophysiker Daichi Hiramatsu , von UCSB. „Dann haben wir jeden Aspekt von SN 2018zd untersucht und festgestellt, dass sie alle im Elektroneneinfangszenario erklärt werden können.“
Während früher angenommen wurde, dass der Krebsnebel das Ergebnis einer Elektroneneinfang-Supernova sei, ist es viel schwieriger, die Physik einer Explosion zu verstehen, die vor tausend Jahren von der Erde aus beobachtet wurde. Die neue Forschung macht es wahrscheinlicher, dass es sich bei dem Ereignis im Jahr 1054 n. Chr. um eine Explosion vom Typ III handelte, und erklärt teilweise deren Helligkeit.
Das Team geht davon aus, dass die vom explodierenden Stern abgeworfene Materie mit den Überresten der Supernova kollidierte und deren Leuchtkraft am Himmel erhöhte, da bei SN 2018zd genau der gleiche Effekt beobachtet wurde.
Der Astronom Ken Nomoto von der Universität Tokio in Japan, der bereits 1980 die erste Vorhersage von Elektroneneinfang-Supernovae machte, konnte seine Hypothese durch neue Erkenntnisse untermauern, die mehr als vier Jahrzehnte später entdeckt wurden.
„Ich freue mich sehr, dass endlich die Elektroneneinfang-Supernova entdeckt wurde, deren Existenz meine Kollegen und ich vor 40 Jahren vorhergesagt haben und die eine Verbindung zum Krebsnebel hat.“ sagt Nomoto .
„Ich schätze den großen Aufwand, der mit der Gewinnung dieser Beobachtungen verbunden war, sehr. „Das ist ein wunderbarer Fall der Kombination von Beobachtungen und Theorie.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie .