Acht Jahre später enthüllt eine Explosion weit draußen im All immer noch Geheimnisse über das Leben der Sterne

Eine internationale Gruppe von Astronomen hat neue Hinweise auf eine mysteriöse Sternexplosion entdeckt, die vor acht Jahren entdeckt wurde, sich aber auch unter Beobachtung der Wissenschaftler weiter entwickelt.

Die Ergebnisse helfen Astronomen, besser zu verstehen, wie massereiche Sterne – Riesen, die viel größer sind als unsere eigene Sonne – leben und sterben.

Die Studie wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal von einer Gruppe unter der Leitung der University of Texas in Austin und Wissenschaftlern der University of Chicago.

Das Leben von 2014C

Im Jahr 2014 sahen Astronomen plötzlich einen hellen Fleck am Himmel – ein sicheres Zeichen dafür, dass im Weltraum ein Stern explodiert war.

Wenn ein explodierender Stern zum ersten Mal entdeckt wird, beginnen Astronomen auf der ganzen Welt, ihn mit Teleskopen zu verfolgen, da sich das Licht, das er abgibt, im Laufe der Zeit schnell ändert. Indem sie beobachten, wie es sich entwickelt, können Wissenschaftler mithilfe von Teleskopen, die sichtbares Licht und auch Röntgenstrahlen, Radiowellen und Infrarotlicht sehen können, die physikalischen Eigenschaften des Systems ableiten.

Indem sie dies viele Male getan haben, haben Wissenschaftler diese explodierenden Sterne in Kategorien eingeteilt. 2014C, wie dieses spezielle Ereignis genannt wurde, sah aus wie eine sogenannte Typ-Ib-Supernova. Sie sind das, was passiert, wenn die größten bekannten Sterne im Universum sterben.

Tatsächlich glauben Wissenschaftler, dass 2014C ursprünglich wahrscheinlich nicht aus einem, sondern aus zwei Sternen bestand, die einander umkreisten, einer größer als der andere. Der massereichere Stern entwickelte sich schneller, expandierte und seine äußere Wasserstoffschicht wurde weggesaugt. Als ihm schließlich der Treibstoff ausging, brach sein Kern zusammen und löste eine gigantische Explosion aus.

Beobachtungen in den ersten 500 Tagen nach der Explosion hatten jedoch gezeigt, dass sie im Laufe der Zeit mehr Röntgenstrahlen aussendete, was ungewöhnlich war und nur bei einer kleinen Anzahl von Supernovae beobachtet wurde. „Es deutete darauf hin, dass die Stoßwelle mit dichtem Material interagierte“, sagte Vikram Dwarkadas, Forschungsprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Universität von Chicago.

Die Gruppe machte sich daran, alle Daten über 2014C zu sammeln, einschließlich neuer Daten, die sie erhalten hat, sowie aus Studien der letzten acht Jahre, und sie in ein zusammenhängendes Bild dessen einzufügen, was mit dem Stern passiert ist.

Die Röntgenemissionen, das Infrarotlicht und die Radiowellen zeigten alle das charakteristische Muster von zunehmender und dann abnehmender Strahlung. Unterdessen schien das optische Licht – gemessen mit dem Hobby-Eberly-Teleskop von UT Austin – stabil zu bleiben. Das Funksignal zeigte, dass sich die Stoßwelle mit sehr hoher Geschwindigkeit ausbreitete, während das optische Licht eine viel langsamere Geschwindigkeit anzeigte.

Die Forscher schlugen vor, dass das seltsame Verhalten mit einer dichten Wasserstoffwolke um die beiden Sterne zu tun hatte, die von früher in ihrem Leben übrig geblieben war.

Als der Stern explodierte, erzeugte er eine Schockwelle, die sich mit etwa 67 Millionen Meilen pro Stunde in alle Richtungen ausbreitete. Wenn die Schockwelle diese Wolke erreicht, wird ihr Verhalten davon beeinflusst, wie die Wolke geformt ist.

Im einfachsten Modell würde diese Wolke als kugelförmig und symmetrisch angenommen. Hätte die Wolke jedoch einen „Donut“ um die beiden Sterne gebildet – also in der Mitte dicker –, würde der dickere Teil des Rings die Schockwelle verlangsamen und im optischen Licht als sich langsamer bewegendes Material erscheinen. Währenddessen würde die Schockwelle in den dünneren Bereichen vorwärts stürmen, wie in den Radiowellen zu sehen ist. „Denken Sie an das Wasser, das in der Mitte des Flusses auf einen Felsen trifft“, sagte Dwarkadas.

Es bleiben Fragen, sagten die Wissenschaftler, aber diese Ungleichmäßigkeit könnte für die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Stoßwelle verantwortlich sein, die durch die unterschiedlichen Wellenlängen angezeigt werden.

Die Studie lieferte wertvolle Hinweise auf die Entwicklung dieser Sterne und den Massenverlust dieser Systeme und im weiteren Sinne auf das Leben und Sterben dieser relativ mysteriösen Sterne, sagten die Wissenschaftler.

„Im weiteren Sinne ist die Frage, wie massereiche Sterne ihre Masse verlieren, die große wissenschaftliche Frage, der wir nachgingen“, sagte J. Craig Wheeler, Professor an der UT Austin und Teammitglied. „Wie viel Masse? Wo ist sie? Wann wurde sie ausgestoßen? Durch welchen physikalischen Prozess? Das waren die Makrofragen, denen wir nachgingen.

„Und 2014C hat sich gerade als ein wirklich wichtiges Einzelereignis herausgestellt, das den Prozess veranschaulicht.“

Die Studie wurde von Benjamin Thomas von der University of Texas at Austin geleitet. Der andere Forscher von der University of Chicago an dem Papier war Yerong Xu, SM’20, jetzt an der Universität von Palermo in Italien. Die vollständige Liste der Mitarbeiter und Teleskope finden Sie in der Veröffentlichung.