Eine brillante Explosion in einer weit, weit entfernten Galaxie ist die hellste Supernova, die jemals registriert wurde, gaben Astronomen heute bekannt.
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Die Explosion ereignete sich 3, 8 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt. In dieser Entfernung war die Explosion 22.700 Mal schwächer als die schwächsten Objekte, die ein Mensch mit bloßem Auge sehen kann. Aber die weit entfernte Supernova war so mächtig, dass Astronomen davon ausgehen, dass sie so hell wie die Sonne gewesen wäre, wenn sie sich in der Entfernung des berühmten "Hundestern" Sirius befunden hätte, der nur 8 Lichtjahre entfernt war.
Die All-Sky Automated Survey für SuperNovae (ASASSN), ein Teleskopnetzwerk zwischen Chile und Hawaii, hat das ungewöhnliche Objekt am 15. Juni in einer kleinen Galaxie aufgenommen. Das Beobachtungsteam nannte die Supernova ASASSN-15lh.
Die Explosion gehört sehr wahrscheinlich zu einer kürzlich entdeckten Klasse von Objekten, die als superleuchtende Supernovae bekannt sind, sagt Studienleiter Subo Dong, Astronom am Kavli-Institut für Astronomie und Astrophysik an der Peking-Universität in Peking . Was aber das außergewöhnliche Ereignis auslöste, ist ein Rätsel.
Astronomen gruppieren Supernovae basierend auf ihren Auslösemechanismen in verschiedene Typen. Eine Supernova vom Typ Ia tritt auf, wenn ein Zombiestern, der als weißer Zwerg bekannt ist, zu viel isst. Weiße Zwerge sind die kleinen, dichten Kerne, die zurückbleiben, wenn ein Stern über der Masse der Sonne stirbt. Wenn der Weiße Zwerg einen Begleitstern hat, zieht er manchmal die Materie dieses Sterns weg und erhöht langsam seine eigene Masse. Schließlich stößt der hungrige Weiße Zwerg an eine physische Grenze und bricht zusammen, was eine Explosion auslöst.
Im Gegensatz dazu beenden sehr massive Sterne - mindestens das Acht- bis Zehnfache der Sonnenmasse - ihr Leben als Typ-II-Supernovae. Wenn diese Sterne keinen Wasserstoff mehr in ihren Kernen haben, beginnen sie, Atome zu zunehmend schwereren Elementen zu verschmelzen, bis der Kern größtenteils aus Eisen besteht. Zu diesem Zeitpunkt bricht der Stern unter seinem eigenen Gewicht zusammen, was eine große Explosion auslöst und den Kern in einen extrem dichten Neutronenstern verwandelt.
ASASSN-15lh war so mächtig, dass die Autoren vermuten, dass der ursprüngliche Stern sehr massiv gewesen sein muss. Aber die chemischen Signaturen, die sie in diesem Licht sehen, deuten darauf hin, dass der Wasserstoffgehalt verdächtig niedrig ist, sagt Studienkoautor Todd Thompson, Astronomieprofessor an der Ohio State University.
"Es ist seltsam für massive Sterne, keinen Wasserstoff zu haben", sagt er, aber es ist nicht unmöglich. "Einige Sterne werfen ihren gesamten Wasserstoff in explosiven Ereignissen aus, bevor sie sterben, andere verlieren Wasserstoff an binäre Gefährten." Während es einige superleuchtende Supernovae wie diese gibt, die wasserstoffarm sind, sind ihre Funktionsweisen im Allgemeinen schlecht verstanden.
Die Autoren bemerken, dass es möglich ist, dass ASASSN-15lh einen Helligkeitsschub durch das radioaktive Isotop Nickel-56 erhalten hat. In einer Supernova vom Typ Ia bildet sich Nickel, wenn das Gas des Begleitsterns das explosive Ende des Weißen Zwergs auslöst. Der radioaktive Zerfall von Nickel in Eisen und Kobalt erzeugt dann Licht, das mit einer bestimmten Geschwindigkeit abfällt. Aber um die Art von Energie zu erhalten, die in ASASSN-15lh zu sehen ist, hätte die Explosion eine unwahrscheinliche Menge Nickel benötigt - etwa das 30-fache der Sonnenmasse. Darüber hinaus scheint die Leuchtkraft nicht schnell genug nachzulassen.
Farbverbesserte Bilder zeigen die Wirtsgalaxie vor der Explosion von ASASSN-15lh, aufgenommen von der Dark Energy Camera (links) und der Supernova aus der Sicht des Las Cumbres Observatory Global Telescope Network. (The Dark Energy Survey, B. Shappee und das ASASSN-Team) Eine andere Möglichkeit ist, dass der Kern der Supernova ein Magnetar wurde. Diese Objekte sind Neutronensterne mit sehr starken Magnetfeldern, und das hätte die Kraft der Explosion erhöhen können. Aber selbst ein Magnetar kann ASASSN-15lh nicht vollständig erklären - die Explosion hätte einen sich schnell drehenden Kern mit einem extrem starken Magnetfeld erforderlich gemacht, und das ist anders als jeder Magnetar, der jemals gesehen wurde. Es hätte auch nötig sein müssen, Energie aus dem Kollaps effizienter in Licht umzuwandeln als jede Supernova zuvor.
Das Festnageln des Mechanismus hinter ASASSN-15lh könnte den Astronomen helfen, überleuchtende Supernovae besser zu verstehen, von denen erwartet wird, dass sie im sehr frühen Universum noch zahlreicher sind. Greg Aldering, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lawrence Berkeley National Laboratory, merkt an, dass aktuelle und zukünftige All-Sky-Vermessungen mehr von ihnen erkennen sollten, da diese umfassenden Scans des Kosmos Objekte fangen können, die sich nicht in der Nähe bekannter Galaxien befinden.
Subo fügt hinzu, dass, wenn wir sie besser verstehen können, superleuchtende Supernovae im frühen Universum als Standardkerzen dienen könnten - Objekte mit zuverlässiger Helligkeit, mit denen kosmische Entfernungen gemessen werden können. Zukünftige Beobachtungen anderer superheller Sternexplosionen könnten auch helfen, entfernte, sehr schwache Galaxien zu untersuchen, da die Supernovae wie riesige Blitzlampen wirken und die Umgebung kurz beleuchten.
Laut Aldering müssen mehr Daten von dieser Supernova eingehen, und weitere dieser Art müssen beobachtet werden. Es könnte sein, dass dies ein Ausreißer ist, der durch einen zusätzlichen Faktor aufgepumpt wurde.
Robert Quimby, außerordentlicher Professor an der San Diego State University, sagt, dass das Magnetarmodell zwar Probleme bereite, "die Entdeckung dieser Supernova jedoch zu einer Neubewertung der Grenzen magnetarbetriebener Supernovae geführt hat". Aber es ist auch möglich, dass diese Supernova ein völlig neuer Objekttyp ist, sagt er: "Hier haben wir einen Fall, in dem die Anzahl der realisierbaren Modelle Null sein könnte. Das ist sehr aufregend."
Erlen stimmt zu: "Die Natur lässt sie, wenn genügend Sterne da draußen sind, auf unglaublichste Weise explodieren. Was auch immer der wahre Mechanismus sein mag, es wird höchstwahrscheinlich sehr seltsam sein."
