Am 23. Februar 1987 erreichte das Licht eines riesigen explodierenden Sterns die Erde. Das Ereignis, das in der großen Magellanschen Wolke stattfand, einer kleinen Galaxie in 168.000 Lichtjahren Entfernung, die unsere Milchstraße umkreist, war die nächste Supernova seit fast 400 Jahren und die erste seit der Erfindung moderner Teleskope.
Mehr als 30 Jahre später hat ein Team erstmals Röntgenbeobachtungen und physikalische Simulationen verwendet, um die Temperatur von Elementen im Gas um den toten Stern genau zu messen. Während die hyperschnellen Stoßwellen aus dem Herzen der Supernova in Atome im umgebenden Gas schlagen, erwärmen sie diese Atome auf Hunderte Millionen Grad Fahrenheit.
Die Ergebnisse wurden am 21. Januar in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
Mit einem Knall ausgehen
Wenn Riesensterne das Alter erreichen, lösen sich ihre äußeren Schichten ab und kühlen sich zu riesigen Reststrukturen um den Stern ab. Der Kern des Sterns erzeugt eine spektakuläre Supernova-Explosion, die entweder einen ultradichten Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch hinterlässt. Stoßwellen der Explosion wandern mit einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit aus und treffen auf das umgebende Gas, erwärmen es und lassen es in hellen Röntgenstrahlen leuchten.
Das weltraumgestützte Chandra-Röntgenteleskop der NASA überwacht seit dem Start des Teleskops vor 20 Jahren die Emissionen der Supernova 1987A, wie der tote Stern genannt wird. In dieser Zeit hat Supernova 1987A Forscher immer wieder überrascht, sagte David Burrows, Physiker an der Pennsylvania State University und Co-Autor des neuen Papiers, gegenüber Live Science. "Eine große Überraschung war die Entdeckung einer Reihe von drei Ringen", sagte er.
Seit etwa 1997 interagiert die Stoßwelle der Supernova 1987A mit dem innersten Ring, dem Äquatorring, sagte Burrows. Mit Chandra haben er und seine Gruppe das Licht überwacht, das von den Stoßwellen erzeugt wird, wenn sie mit dem Äquatorring interagieren, um zu erfahren, wie sich das Gas und der Staub im Ring erwärmen. Sie wollten die Temperaturen verschiedener Elemente im Material herausfinden, während die Stoßdämpferfront es verschlingt, ein langjähriges Problem, das schwer genau zu bestimmen war.
Um die Messungen zu erleichtern, erstellte das Team detaillierte 3D-Computersimulationen der Supernova, die die vielen Prozesse entwirrten - die Geschwindigkeit der Stoßwelle, die Temperatur des Gases und die Auflösungsgrenzen der Chandra-Instrumente. Von dort aus konnten sie die Temperatur einer Vielzahl von Elementen bestimmen, von leichten Atomen wie Stickstoff und Sauerstoff bis hin zu schweren Atomen wie Silizium und Eisen, so Burrows. Die Temperaturen lagen zwischen Millionen und Hunderten von Millionen Grad.
Die Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in die Dynamik der Supernova 1987A und helfen beim Testen von Modellen einer bestimmten Art von Schockfront, sagte Jacco Vink, ein Hochenergie-Astrophysiker an der Universität von Amsterdam in den Niederlanden, der nicht an der Arbeit beteiligt war, gegenüber Live Wissenschaft.
Da die geladenen Teilchen der Explosion nicht auf Atome im umgebenden Gas treffen, sondern die Gasatome mithilfe elektrischer und magnetischer Felder streuen, sei dieser Schock als kollisionsfreier Schock bekannt, fügte er hinzu. Der Prozess ist im gesamten Universum verbreitet, und ein besseres Verständnis würde Forschern bei anderen Phänomenen helfen, beispielsweise bei der Wechselwirkung des Sonnenwinds mit interstellarem Material und bei kosmologischen Simulationen zur Bildung großräumiger Strukturen im Universum.
