30.05.2008

Lichtecho liefert Informationen über Supernova

Vor 328 Jahren explodierte im Sternbild Cassiopeia ein Stern als Supernova. Drei Jahrhunderte später lässt die Strahlung der Explosion jetzt das Gas in der Umgebung aufleuchten und liefert Informationen über den Verlauf der stellaren Katastrophe.

Lichtecho liefert Informationen über Supernova
 
Vor 328 Jahren leuchtete im Sternbild Cassiopeia – von den damaligen Astronomen unbemerkt – ein neuer Stern auf. 11.000 Lichtjahre von der Erde entfernt war ein Stern als Supernova explodiert. Drei Jahrhunderte später lässt die Strahlung der Explosion jetzt das Gas in der Umgebung aufleuchten – und dieses Lichtecho liefert den Forschern Informationen über den Verlauf der stellaren Katastrophe und über den Vorgängerstern der Supernova Cassiopeia A.

„Die wahre Natur des Vorgängersterns war seit der Entdeckung des Supernova-Überrests ein Rätsel“, schreiben Oliver Krause vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg und seine Kollegen aus Deutschland, Japan und den USA in „Science“. „Unsere neuen Erkenntnisse können diese lange Debatte nun abschließen.“ Die Beobachtungen des Lichtechos zeigen, so die Forscher, dass Cassiopeia A eine Supernova vom Typ IIa war – die Explosion eines Sterns mit einer Masse zwischen 10 und 30 Sonnenmassen, der bereits vor der Explosion seine Wasserstoffhülle abgestoßen hatte.

Krause und seine Kollegen haben das Lichtecho von Cassiopeia A im Infrarotbereich mit dem Spitzer Space Telescope beobachtet. Am 20. August stießen sie 80 Bogenminuten nordwestlich des Supernova-Überrests auf einen hellen Fleck, der auf Bildern vom 2. Oktober 2006 und vom 23. Januar 2007 noch nicht zu sehen war. Eine weitere Aufnahme zeigte am 7. Januar 2008, dass sich der Fleck nach Westen verschoben und dass seine Helligkeit um den Faktor 18 abgenommen hatte.

Abb.: Falschfarbenbild des Supernova-Überrests Cassiopeia A. Rot: Infrarotaufnahme vom Spitzer Space Telescope; gelb: optisches Bild vom Hubble Space Telescope; grün und blau: Röntgenbild des Chandra X-ray Observatory. (Quelle: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

Am 6. Oktober 2007 konnten Krause und seine Kollegen mit dem 2,2-Meter-Teleskop des deutsch-spanischen Calar-Alto-Observatoriums das Lichtecho auch im optischen Bereich aufspüren. Drei Tage später gelang es ihnen schließlich, mit dem acht Meter großen Subaru-Teleskop auf Hawaii, ein Spektrum des Lichtechos aufzunehmen.

„Das Spektrum des Lichtechos zeigt zweifelsfrei, dass es sich dabei um Licht der Supernova handelt“, so die Forscher. Unter anderem zeigt sich in dem Spektrum eine um 11.000 Kilometer pro Sekunde blauverschobene Wasserstoff-alpha-Linie. Solche Strahlung ist typisch für die Explosion massereicher Sterne, sie stammt von der ins Weltall abgestoßenen Wasserstoffhülle des sterbenden Sterns. Zudem finden sich in dem Spektrum schwache Heliumlinien, ein Indiz dafür, dass die Außenschicht des Sterns im Moment seines Kernkollapses aus Helium bestanden hat und die Wasserstoffhülle bereits vorher ins Weltall abgestoßen worden war.

Der Supernova-Überrest von Cassiopeia A war 1947 zunächst im Radio- und drei Jahre später auch im optischen Bereich entdeckt worden. Aus der Expansion der Gaswolke konnten die Astronomen zurückrechnen, dass die Supernova etwa um 1680 am irdischen Himmel aufgeleuchtet sein muss. Krause und seine Kollegen haben nun ausgerechnet, dass die durch Gas- und Staubwolken abgeschwächte Helligkeit der Supernova damals etwa 3,2 Größenklassen betragen hat – etwa so hell wie die schwächeren Sterne des „Himmels-Ws“ der Cassiopeia.

Tatsächlich hat der britische Astronom John Flamsteed am 16. August 1680 auf einer Karte des Sternbilds Cassiopeia einen schwachen Stern verzeichnet, der sich etwa an der Stelle der Supernova befindet und später nicht mehr gesehen wurde. Ob Flamsteed damals tatsächlich die Supernova Cassiopeia A gesehen hat oder ob es sich nur um einen Fehler in seinen Aufzeichnungen handelt, wird aber wohl nicht mehr zu klären sein.

Rainer Kayser

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