Mithilfe von ALMA

Astronomen entdecken Supernova-Staubfabrik

07.01.2014 12:39

Eindrucksvolle Aufnahmen, die mit dem Mega-Teleskop ALMA gemacht wurden, zeigen zum ersten Mal die Reste einer Supernova, die voll von frisch entstandenem Staub sind. Wenn genug von diesem Staub den Übergang in den interstellaren Raum schafft, könnte dies erklären, wie zahlreiche Galaxien in den Besitz ihrer staubigen, dunklen Erscheinung gekommen sind, berichtet ein internationales Astronomenteam.

Man geht davon aus, dass insbesondere im frühen Universum Supernovae die Hauptquelle für diesen Staub waren. Allerdings war die Beweislage für ihre Staubproduktionsfähigkeiten bis dato eher dünn und konnte die große Menge an Staub, die in jungen Galaxien beobachtet wird, nicht erklären. Die neuen Beobachtungen von ALMA ändern dies nun, so die Forscher.

"Wir haben eine bemerkenswert große Staubmasse gefunden, die in der zentralen Region der Ausflüsse einer relativ jungen und nahen Supernova konzentriert ist", erläutert Remy Indebetouw, Astronom am National Radio Astronomy Observatory und an der University of Virginia in Charlottesville in den USA.

Mit ALMA Supernova unter die Lupe genommen
Ein internationales Astronomen-Team hat mit ALMA (kleines Bild 1) die glimmenden Überreste der Supernova 1987A (ihr Licht traf im Jahr 1987 auf der Erde ein, was sich im Namen widerspiegelt, Anm.) beobachtet, die in der Großen Magellanschen Wolke stattgefunden hat, einer etwa 160.000 Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie nahe unsere Milchstraße. SN 1987A ist die am nächsten gelegene beobachtete Supernova-Explosion seit Johannes Keplers Beobachtung einer Supernova innerhalb der Milchstraße anno 1604.

Astronomen hatten vorhergesagt, dass sich große Mengen an Staub bilden würden, während das Gas nach der Explosion abkühlt, da sich Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Siliziumatome in den kühlen Zentralregionen des Überrests zusammenklumpen würden. Allerdings wurden bei früheren Beobachtungen von SN 1987A mit Infrarotteleskopen während der ersten 500 Tage nach der Explosion nur geringe Mengen heißen Staubs gefunden.

Erhebliche Mengen an Kohlenstoff- und Siliziummonoxid
Mit ALMAs beispielloser Auflösung und Empfindlichkeit waren die Forscher in der Lage, Aufnahmen des viel häufigeren kalten Staubs zu machen, der im Millimeter- und Submillimeterbereich hell leuchtet. Die Astronomen schätzen, dass der Überrest nun etwa ein Viertel der Sonnenmasse in Form von neu entstandenem Staub enthält. Sie haben außerdem festgestellt, dass erhebliche Mengen an Kohlenstoffmonoxid und Siliziummonoxid – Mineralien, die auch auf der Erde zu finden sind - entstanden sind.

Als die Schockwelle der ursprünglichen Explosion in den Weltraum hinausstrahlte (kleines Bild 2), entstanden dadurch hell leuchtende Ringe aus Material (grün). Nach dem Auftreffen auf jene Gashülle, die vom vorhergehenden Roten Riesenstern an seinem Lebensende abgestoßen wurde, prallte ein Teil dieser mächtigen Explosion zum Zentrum des Überrests zurück.

"Irgendwann wird diese reflektierte Schockwelle auf die aufgebauschten Klumpen aus frisch hergestelltem Staub prallen", prognostiziert Indebetouw. "Wahrscheinlich wird dabei ein Teil des Staubs auseinandergesprengt. Es ist schwer vorherzusagen, wie viel - vielleicht nur wenig, möglicherweise die Hälfte oder gar zwei Drittel." Wenn ein großer Teil übrigbleibt und es in den interstellaren Raum schafft, könnte das die großen Mengen Staubs erklären, die Astronomen im frühen Universum beobachteten.

Staub spielt Rolle bei Entwicklung von Galaxien
"Sehr junge Galaxien sind unglaublich staubig, und dieser Staub spielt dann später eine große Rolle in ihrer Entwicklung", erläutert Mikako Matsuura vom University College London in Großbritannien. "Heute wissen wir, dass Staub auf verschiedenen Wegen gebildet werden kann, aber im frühen Universum muss der Großteil von Supernovae stammen. Wir haben endlich direkte Hinweise gefunden, die diese Theorie stützen."

ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) befindet sich auf einem Hochplateau in 5.000 Metern Seehöhe in Chile und besteht aus Hochpräzisionsantennen, die zusammengeschaltet die Auflösung eines gigantischen Teleskops erreichen. Anders als optische oder Infrarot-Teleskope kann ALMA sehr viel längere Wellenlängen als jene des sichtbaren Lichts wahrnehmen und damit völlig neuartige Bilder liefern.

Die kombinierte Aufnahme zeigt den Überrest der Supernova 1987A im Licht sehr verschiedener Wellenlängen. Die Submillimeterdaten von ALMA (rot) zeigen neu entstandenen Staub im Zentrum des Überrests. Die optischen Daten von "Hubble" (grün) und die Röntgendaten von "Chandra" (blau) zeigen die expandierende Schockwelle.