Poststellare Weihnachtsbaumkugel

Dank Hubble und Chandra avancierte diese Seifenblase zur Weihnachtsbaumkugel. Bild: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), and NASA/CXC/SAO/J. Hughes

Wenn eine Supernova zum optischen Augenschmaus avanciert

Noch rechtzeitig zum vierten Advent haben die Weltraumagenturen NASA und ESA eine Serie schöner Astro-Fotos veröffentlicht, die das Weltraumteleskop Hubble 2006 und 2010 aufgenommen hat und die mit früheren Bildern, festgehalten von dem NASA-Röntgenweltraumteleskop Chandra, kombiniert wurden. Als Resultat präsentierten beide Behörden nun einen ganz exquisiten Überrest einer Supernova, der sich wie eine riesige Seifenblase geriert. Jahreszeitlich bedingt bezeichnen sie das pittoreske kugelförmige Gebilde als Weihnachtsbaumkugel.

Wenn ein Stern seine Energiereserven verbraucht hat, ist sein Exitus nur noch eine Frage der Zeit. Irgendwann bricht alles zusammen, die Hüllen stürzen aufs Zentrum und werden dabei wieder gewaltig aufgeheizt. Ohne den nötigen Kernbrennstoff, den der Stern für die Umwandlung von Wasserstoff in Helium benötigt, lässt sich der drohende Gravitationskollaps nicht länger in Schach halten, und der Untergang ist unausweichlich. Am Ende zerreißt es den Stern in einer gewaltigen Explosion. Vom einstigen sich über viele Millionen Kilometer erstreckenden Riesenstern selbst bleibt nur eine kleine, geradezu winzige, sich langsam abkühlende Sternenleiche von einigen Tausend Kilometern Durchmesser übrig, in der die Atomkerne dicht an dicht gedrängt sind. Astronomen nennen solche Gebilde in ihrer bisweilen märchenhaften Sprache Weiße Zwerge.

Bei massereichen Sternen mit mindestens acht (in Binärsystemen kann sie geringer sein) bis zirka maximal 20 Sonnenmassen gipfelt dieses Schauspiel in eine Supernova von unglaublicher Leuchtkraft, die ihn für eine Zeitlang so hell erstrahlen lässt wie eine ganze Galaxie. In einer gewaltigen Explosion kollabiert ein astraler hochbetagter Zeitgenosse zu einem Neutronenstern bzw. Pulsar (rotierender Neutronenstern) – zu einem extrem kompakten Körper, bei dem alle Neutronen ebenfalls dicht an dicht liegen. Bei diesem Prozess haucht der sterbende Stern seinen letzten Atem aus und schleudert mit einer Geschwindigkeit von 20.000 Kilometer pro Sekunde seine mit schweren Elementen angereicherten Gashüllen ins Universum hinaus.

Hier die „unverfälschte“ Hubble-Aufnahme (ohne Chandra). Bild: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA). Acknowledgement: J. Hughes (Rutgers University)

Was uns als stellare Überreste solcher Explosionen im weißen Licht, Röntgen- und Infrarotlicht des elektromagnetischen Spektrums auf ästhetische Weise offenbart, ist nicht allein eine kompakte Sternleiche, sondern eine meist farbenprächtige Supernova-Schale, die mit einer langsam abnehmenden Geschwindigkeit ins All auseinanderdriftet, während der Kern, das eigentliche Zentralobjekt, scheinbar bewegungslos und unsichtbar im Hintergrund, besser gesagt im Zentrum weilt.

Weißer Zwerg im Hintergrund. Bild: NASA

Irgendwann vor etwas mehr als 160.000 Jahren vollzog sich ganz in der Stille des Vakuums, in der 160.000 Lichtjahre entfernten Großen Magellanischen Wolke (GMW), ein solches kosmisches Drama. Das Licht dieser Katastrophe traf bei uns um das Jahr 1600 ein und war höchstwahrscheinlich sogar mit bloßem Auge auf der südlichen Hemisphäre zu sehen, so die Vermutung von Wissenschaftshistorikern. Denn ganz im Gegensatz zu der von dem dänischen Astronomen Tycho Brahe (1546-1601) dokumentierten Supernova aus dem Jahre 1572 ist dieses Ereignis quellenmäßig nicht überliefert.

Mehr als 400 Jahre später hat das NASA-ESA-Weltraumteleskop Hubble das stellare Überbleibsel mit der unschönen Katalognummer SNR B0509-67.5 (auch SNR B0509) am 28. Oktober 2006 und am 4. November 2010 mit der neuen Wide Field Camera 3 nochmals näher unter die Lupe genommen und fotografiert.

Chandra. Bild: NASA

Nachdem die Mitarbeiter des Hubble-Teams die Bilder mit Aufnahmen des NASA-Röntgenweltraumteleskop Chandra kombinierten, die Chandras leistungsstarker „Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS)” von dieser Region in den Jahren 2000 und 2007 gemacht hatte, kristallisierte sich ein wunderschönes Astrofoto heraus, auf dem sich ein kugelähnliches Etwas die Ehre gibt, das wie eine überdimensionierte Seifenblase, ja wie eine exorbitant große Weihnachtsbaumkugel wirkt.

Bei dem Gebilde in der Nachbargalaxie handelt es sich um eine im Durchmesser 23 Lichtjahre große Gaskugel, die aus Wasserstoff besteht, der vom Supernova-Überrest SNR B0509-67.5 stammt. Die ansehnliche Blase expandiert mit einer Geschwindigkeit von mehr als 18 Millionen Kilometern pro Stunde.

Zum Vergleich: Eine Bild von SNR B0509, das das NASA Weltraumteleskop Chandra im Röntgenlicht in Kombination mit einem optischen Teleskop aufnahm. Bild:NASA/NOAO Bild: X-ray: NASA/CXC/Rutgers/J.Warren, J.Hughes; Optical (Light Echo): NOAO/AURA/NSF/Harvard/A.Rest et al.; Optical (LMC): NOAO/AURA/NSF/S.Points, C.Smith & MCELS team

SNR B0509 ist ein Paradebeispiel für eine energiereiche und sehr helle Supernova, ein klassischer Vertreter des Supernovatyps Ia. Dieser entsteht in der Regel, wenn in einem sterbenden Doppelsternsystem ein kompakter und dichter Weißer Zwergstern seinen masseärmeren Begleiter, in der Regel einen Roter Riesen, langsam absorbiert bzw. verschluckt. Aufgrund der hinzugewonnenen Masse neigen Weiße Zwerge sodann dazu, sich auf höchst theatralische Weise als Supernova zu inszenieren.

30-sekündige Videoanimation über das Phänomen.

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