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Calcium aus Supernova in einer Sonne entdeckt

Röntgenfluoreszenz-SpektrometerPunktgenaue Elementanalyse mit Tischgerät

Röntgenfluoreszenz-Spektrometer: Punktgenaue Elementanalyse mit Tischgerät

Panalytical hat ein neues Röntgenfluoreszenz-Spektrometer für die Punktanalyse im Programm: das Epsilon 1.

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Himmelskörper mit „Schmauchspuren“Calcium aus Supernova in einer Sonne entdeckt

Viele massereiche Sterne verglühen am Ende ihres Lebens als so genannte Supernova; sie leuchten dabei kurzzeitig so hell wie eine ganze Galaxie. Ein internationales Astronomen-Team hat einen Stern entdeckt, der durch die Supernova-Explosion seines Nachbarn mit großen Mengen Calcium angereichert wurde. 

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Das internationale Astronomen-Team entdeckte in dem Supernovarüberrest RCW 86 erstmals ein Doppelstern-System aus einem Neutronenstern und einem sonnenähnlichen Stern. (©  NASA/JPL-Caltech/UCLA)

Es ist das erste Mal, dass ein solcher Stern mit Schmauchspuren in den Resten einer Supernova gefunden wurde. Die Entdeckung hat für Theorien zur Entstehung von Supernova-Explosionen weitreichende Bedeutung. An der Arbeit waren Astronomen aus Russland, Österreich und Deutschland beteiligt, darunter auch Forscher der Universität Bonn. Die Studie ist nun im Fachmagazin „Nature Astronomy“ erschienen.

Sterne können am Ende ihrer Entwicklung als Supernova explodieren. Dabei entsteht ein sogenannter „Supernova-Überrest“ – eine riesige Gaswolke aus Wasserstoff, Helium und schweren Elementen, die aus dem explodierten Himmelskörper stammen. Von dem bleibt meist nur ein kleiner, extrem kompakter Rest – ein sogenannter Neutronenstern.

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Viele der Sterne, die vom Firmament leuchten, sind allerdings möglicherweise gar keine Einzelobjekte: Fachleute vermuten, dass massereiche Sterne in Wirklichkeit oft Doppelsterne sind, also Systeme, in denen zwei Partner umeinander kreisen. Bei diesem Tanz können die beiden Materie austauschen; mitunter sind sie auch von einer gemeinsamen Hülle umgeben. Sie stehen also in enger Symbiose.

Wenn in Doppelsternen ein Partner explodiert, kann das Paar unter Umständen fortbestehen. Es entsteht dann ein Doppelstern, dessen eine Komponente ein Neutronenstern ist. „Genau ein solches Gebilde haben wir nun unter die Lupe genommen“, erklärt Prof. Dr. Norbert Langer vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn.

Das internationale Team unter Leitung von Dr. Vasilii Gvaramadze aus Moskau nahm einen auffällig geformten Supernova-Überrest unter die Lupe, in dem sie ein solches Doppelstern-System vermuteten. Neutronensterne verraten sich dadurch, dass sie Röntgenstrahlung emittieren. Die Forscher fahndeten daher mit einem hoch empfindlichen Röntgendetektor, dem Chandra-Satelliten, nach entsprechenden Emissionen. Mit Erfolg: Sie konnten im Südwestbereich des Nebels einen Neutronenstern identifizieren.

In Aufnahmen des „Very Large Telescope“ (VLT) der European Space Agency (ESO) zeigte sich an der gleichen Stelle zudem ein sehr schwach leuchtender „normaler“ Stern. Nach weiteren Untersuchungen – unter anderem mit dem Parkes-Radioteleskop in Australien – stand fest, dass es sich tatsächlich um ein Doppelsternsystem handelt. „Einer der Partner, der Neutronenstern, strahlt dabei nur im Röntgenbereich, während der andere, ein sonnenähnlicher Stern, bei Wellenlängen zu sehen ist, die unser Auge wahrnehmen kann“, erklärt Prof. Langer.

Es ist das erste Mal, dass ein solcher sonnenähnlicher Begleitstern in einem Supernova-Überrest gefunden wurde. Die Wissenschaftler haben sein Strahlungsspektrum en détail analysiert. Dadurch erhielten sie einen Einblick in den Zustand und die Entwicklung des Doppelstern-Systems. So ergab die Untersuchung, dass der Begleitstern große Mengen Calcium enthält – weit mehr als etwa unsere Sonne. Diese Anreicherung lässt sich mit den gängigen Theorien der Supernova-Entstehung nicht erklären. Sie deuten stattdessen auf ein besonderes Szenario hin, bei dem mehr Calcium erzeugt wird.

Dieses Szenario wiederum hätte weit reichende Konsequenzen. So haucht nicht jeder Stern sein Leben in einer Supernova-Explosion aus; nur besonders massereiche Exemplare verabschieden sich mit einem solch spektakulären Abgang. Die neuen Beobachtungen korrigieren dieses Bild: „Möglicherweise können doch auch masseärmere Sterne als bisher angenommen eine Supernova-Explosion erzeugen“, erklärt Langer. „Der Begleitstern liefert uns wichtige Daten, mit denen wir unsere Theorien zu Supernova-Explosionen neu bewerten können.“

Publikation:

Vasilii V. Gvaramadze, Norbert Langer, Luca Fossati, Douglas C.-J. Bock, Norberto Castro, Iskren Y. Georgiev, Jochen Greiner, Simon Johnston, Arne Rau und Thomas M. Tauris: A solar-type star polluted by calcium-rich supernova ejecta inside the supernova remnant RCW 86; Nature Astronomy; DOI: 10.1038/s41550-017-0116.

Kontakt:

Prof. Dr. Norbert Langer
Argelander-Institut für Astronomie
Universität Bonn
E-Mail: nlanger@astro.uni-bonn.de

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