Bildnachweis: Gemini
Wie ein Arzt, der versucht, den plötzlichen Tod eines älteren Patienten zu verstehen, haben Astronomen die detailliertesten Beobachtungen eines alten, aber ansonsten normalen massiven Sterns erhalten, kurz bevor und nachdem sein Leben in einer spektakulären Supernova-Explosion endete.
Der Stern wurde weniger als ein Jahr vor der gigantischen Explosion vom Gemini Observatory und Hubble Space Telescope (HST) abgebildet und befindet sich in der nahe gelegenen Galaxie M-74 im Sternbild Fische. Diese Beobachtungen ermöglichten es einem Team europäischer Astronomen unter der Leitung von Dr. Stephen Smartt von der Universität Cambridge, England, theoretische Modelle zu verifizieren, die zeigen, wie ein Stern wie dieser einem solch gewalttätigen Schicksal begegnen kann.
Die Ergebnisse wurden in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 23. Januar 2004 veröffentlicht. Diese Arbeit liefert die erste Bestätigung der lang gehegten Theorie, dass einige der massereichsten (und doch normalsten) alten Sterne im Universum ihr Leben in gewalttätigen Supernova-Explosionen beenden.
"Es könnte argumentiert werden, dass ein gewisses Maß an Glück oder Zufall an diesem Befund beteiligt war", sagte Dr. Smartt. "Wir suchen jedoch schon seit einiger Zeit nach einem solchen normalen Vorläufer-Stern auf seinem Sterbebett. Ich denke gerne, dass das Finden der hervorragenden Gemini- und HST-Daten für diesen Stern eine Bestätigung unserer Vorhersage ist, dass wir eines Tages einen dieser Sterne in den riesigen Datenarchiven finden mussten, die jetzt existieren. “ Klicken Sie hier, um weitere Informationen zum laufenden Supernova-Programm von Dr. Smartt zu erhalten.
In den letzten Jahren hat das Forschungsteam von Smartt die leistungsstärksten Teleskope sowohl im Weltraum als auch am Boden verwendet, um Hunderte von Galaxien abzubilden, in der Hoffnung, dass einer der Millionen Sterne in diesen Galaxien eines Tages als Supernova explodieren wird . In diesem Fall machte der bekannte australische Amateur-Supernova-Jäger Reverend Robert Evans die erste Entdeckung der Explosion (identifiziert als SN203gd), als er Galaxien mit einem 31-cm-Hinterhofteleskop von seinem Haus in New South Wales, Australien, aus scannte Juni 2003.
Nach Evans 'Entdeckung führte das Team von Dr. Smartt schnell detaillierte Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop durch. Diese Beobachtungen bestätigten die genaue Position des ursprünglichen oder "Vorläufer" -Sternsterns. Unter Verwendung dieser Positionsdaten durchsuchten Smartt und sein Team Datenarchive und stellten fest, dass Beobachtungen des Gemini Observatory und des HST die Kombination von Daten enthielten, die erforderlich waren, um die Natur des Vorläufers aufzudecken.
Die Gemini-Daten wurden während der Inbetriebnahme des Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) auf Mauna Kea, Hawaii, im Jahr 2001 erhalten. Diese Daten wurden auch verwendet, um ein atemberaubendes hochauflösendes Bild der Galaxie zu erstellen, das den roten Vorläufer-Stern deutlich zeigt. Klicken Sie hier für das Gemini-Bild in voller Auflösung.
Mit den früheren Beobachtungen von Gemini und HST konnte Smartts Team nachweisen, dass der Vorläufer-Stern das war, was Astronomen als normalen roten Überriesen klassifizieren. Vor der Explosion schien dieser Stern eine etwa 10-mal größere Masse und einen etwa 500-mal größeren Durchmesser als der unserer Sonne zu haben. Wenn unsere Sonne die Größe des Vorfahren hätte, würde sie das gesamte innere Sonnensystem bis etwa zum Planeten Mars verschlingen.
Rote Überriesensterne sind im Universum weit verbreitet, und ein hervorragendes Beispiel kann im Januar von fast überall auf der Erde leicht entdeckt werden, wenn man Betelgeuse betrachtet, den leuchtend roten Schulterstern im Sternbild Orion (siehe Finder-Tabelle hier). Wie SN2003gd, Es wird angenommen, dass Betelgeuse von nächster Woche bis in Tausende von Jahren jederzeit das gleiche explosive Schicksal erleiden könnte.
Nachdem SN2003gd explodiert war, beobachtete das Team mit der Isaac Newton-Teleskopgruppe auf La Palma mehrere Monate lang, wie das Licht allmählich nachließ. Diese Beobachtungen zeigten, dass dies eine normale Typ-II-Supernova war, was bedeutet, dass das aus der Explosion ausgestoßene Material reich an Wasserstoff ist. Von Astronomen entwickelte Computermodelle haben lange vorhergesagt, dass rote Überriesen mit ausgedehnten, dicken Wasserstoffatmosphären diese Typ-II-Supernovae produzieren würden, hatten aber bisher keine Beobachtungsnachweise, um ihre Theorien zu stützen. Die fantastische Auflösung und Tiefe der Gemini- und Hubble-Bilder ermöglichte es dem Smartt-Team jedoch, die Temperatur, Leuchtkraft, den Radius und die Masse dieses Vorläufer-Sterns abzuschätzen und festzustellen, dass es sich um einen normalen großen alten Stern handelte. "Das Fazit ist, dass diese Beobachtungen eine starke Bestätigung dafür liefern, dass die Theorien sowohl für die Sternentwicklung als auch für die Ursprünge dieser kosmischen Explosionen korrekt sind", sagte Co-Autor Seppo Mattila vom Stockholm Observatory.
Dies ist erst das dritte Mal, dass Astronomen tatsächlich den Vorläufer einer bestätigten Supernova-Explosion gesehen haben. Die anderen waren eigenartige Typ-II-Supernovae: SN 1987A, das einen blauen Überriesen-Vorläufer hatte, und SN 1993J, das aus einem massiv wechselwirkenden Doppelsternsystem hervorging. Klicken Sie hier für weitere Details.
Dr. Smartt fasst zusammen: „Supernova-Explosionen produzieren und verteilen die chemischen Elemente, aus denen alles im sichtbaren Universum besteht. vor allem das Leben. Es ist wichtig zu wissen, welche Art von Sternen diese Bausteine produzieren, um unsere Herkunft zu verstehen. “
Archivierte Gemini- und HST-Daten waren entscheidend für den Erfolg dieses Projekts. "Diese Entdeckung ist ein perfektes Beispiel für den immensen Wert von Archivdaten für neue wissenschaftliche Projekte", sagte Dr. Colin Aspin, der als Gemini Scientist für die Entwicklung des Gemini Science Archive (GSA) verantwortlich ist. Er fuhr fort: "Diese Entdeckung zeigt die spektakulären Ergebnisse, die mithilfe von Archivdaten erzielt werden können, und betont, wie wichtig es ist, die GSA für zukünftige Generationen von Astronomen zu entwickeln."
Der Gemini Multi-Object Spectrograph, der zur Durchführung der Gemini-Beobachtungen verwendet wird, ist ein Doppelinstrument, das als gemeinsame Partnerschaft zwischen Gemini, dem Dominion Astrophysical Observatory, Kanada, dem UK Astronomy Technology Centre und der Durham University, UK, gebaut wurde. Unabhängig davon stellte das US-amerikanische National Optical Astronomy Observatory das Detektorsubsystem und die zugehörige Software zur Verfügung. GMOS wurde hauptsächlich für spektroskopische Untersuchungen entwickelt, bei denen mehrere hundert simultane Spektren erforderlich sind, beispielsweise bei der Beobachtung von Stern- und Galaxienhaufen. GMOS hat auch die Fähigkeit, astronomische Bilder auf seine Anordnung von über 28 Millionen Pixeln zu fokussieren.
Die Isaac Newton Group of Telescopes (ING) ist eine Einrichtung des britischen Rates für Teilchenphysik und Astronomie (PPARC), der niederländischen Organisation für Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) der Niederlande und des Instituto de Astrofica de Canarias ( IAC) in Spanien. Das ING betreibt das 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskop, das 2,5-Meter-Isaac-Newton-Teleskop und das 1,0-Meter-Jacobus-Kapteyn-Teleskop. Die Teleskope befinden sich im spanischen Observatorium Roque de Los Muchachos auf La Palma, das vom Instituto de Astrofica de Canarias (IAC) betrieben wird.
Hintergrundinformation:
Supernovae gehören zu den energetischsten Phänomenen, die im gesamten Universum beobachtet werden. Wenn ein Stern mit mehr als der achtfachen Masse unserer Sonne das Ende seiner Kernbrennstoffreserve erreicht, ist sein Kern nicht mehr stabil vor dem Zusammenbruch unter seinem eigenen immensen Gewicht. Wenn der Kern des Sterns zusammenbricht, werden die äußeren Schichten in einer sich schnell bewegenden Stoßwelle ausgeworfen. Diese enorme Energiefreisetzung führt zu einer Supernova, die etwa eine Milliarde Mal heller als unsere Sonne ist und mit der Helligkeit einer ganzen Galaxie vergleichbar ist. Nachdem er sich selbst zerstört hat, wird der Kern des Sterns entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.
Das Team besteht aus Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout und Gerald F. Gilmore (Universität Cambridge, Großbritannien), Seppo Mattila (Stockholm Observatory, Schweden) und Chris R. Benn (Isaac Newton Gruppe von Teleskopen, Spanien).
Originalquelle: Gemini-Pressemitteilung
