Was sind die verschiedenen Arten von Supernovae?

15. März 2016

von Fraser Cain , Universe Today

Unsere Augen würden den Krebsnebel nie so sehen, wie dieses Hubble-Bild ihn zeigt. Bildnachweis: NASA, ESA, J. Hester und A. Loll. Credit: Arizona State University

Es gibt ein paar Orte im Universum, die sich dem Verständnis entziehen. Und Supernovae sind wohl die extremsten Orte, die man sich vorstellen kann. Wir sprechen hier von einem Stern, der möglicherweise die dutzendfache Größe und Masse unserer eigenen Sonne hat und in einem Bruchteil einer Sekunde gewaltsam stirbt.

Schneller als ich das Wort Supernova aussprechen kann, kollabiert ein kompletter Stern in sich selbst, wobei ein schwarzes Loch entsteht, das die dichteren Elemente im Universum bildet und dann mit der Energie von Millionen oder sogar Milliarden von Sternen nach außen explodiert.

Aber nicht in allen Fällen. Tatsächlich gibt es verschiedene Arten von Supernovae, die von verschiedenen Arten von Sternen ausgehen, mit verschiedenen Arten von Explosionen enden und verschiedene Arten von Überresten produzieren.

Es gibt zwei Haupttypen von Supernovae, den Typ I und den Typ II. Ich weiß, das klingt ein bisschen widersinnig, aber fangen wir zuerst mit dem Typ II an.

Das sind die Supernovae, die entstehen, wenn massereiche Sterne sterben. Wir haben eine ganze Sendung über diesen Prozess gemacht, wenn du sie dir jetzt ansehen willst, kannst du hier klicken.

Aber hier ist die kürzere Version.

Sterne wandeln, wie du weißt, in ihrem Kern Wasserstoff in Kernfusion um. Bei dieser Reaktion wird Energie in Form von Photonen freigesetzt, und dieser leichte Druck drückt gegen die Schwerkraft, die versucht, den Stern in sich selbst hineinzuziehen.

Unsere Sonne hat nicht die Masse, um Fusionsreaktionen mit anderen Elementen als Wasserstoff oder Helium zu unterstützen. Sobald das Helium aufgebraucht ist, hören die Fusionsreaktionen auf, und die Sonne wird zu einem Weißen Zwerg und beginnt abzukühlen.

Bei einem Stern mit der 8- bis 25-fachen Masse der Sonne können jedoch schwerere Elemente in seinem Kern fusioniert werden. Wenn ihm der Wasserstoff ausgeht, geht er zu Helium über, dann zu Kohlenstoff, Neon usw., bis hinauf zum Periodensystem der Elemente. Wenn er jedoch Eisen erreicht, verbraucht die Fusionsreaktion mehr Energie, als sie erzeugt.

Die äußeren Schichten des Sterns kollabieren im Bruchteil einer Sekunde nach innen und explodieren dann als Supernova vom Typ II. Als Überrest bleibt ein unglaublich dichter Neutronenstern zurück.

Wenn der ursprüngliche Stern jedoch mehr als das 25-fache der Sonnenmasse hatte, findet der gleiche Kernkollaps statt. Aber die Kraft des nach innen fallenden Materials lässt den Kern zu einem Schwarzen Loch kollabieren.

Extrem massereiche Sterne mit mehr als dem 100-fachen der Sonnenmasse explodieren einfach spurlos. Tatsächlich gab es kurz nach dem Urknall Sterne mit der hundert-, vielleicht sogar tausendfachen Masse der Sonne, die aus reinem Wasserstoff und Helium bestanden. Diese Ungetüme hätten ein sehr kurzes Leben geführt und wären mit einer unvorstellbaren Energiemenge explodiert.

Diese sind vom Typ II. Typ I ist etwas seltener und entsteht, wenn eine sehr seltsame Doppelsternsituation vorliegt.

Ein Stern des Paares ist ein Weißer Zwerg, der schon lange tote Überrest eines Hauptreihensterns wie unserer Sonne. Der Begleiter kann jede andere Art von Stern sein, wie ein Roter Riese, ein Hauptreihenstern oder sogar ein anderer Weißer Zwerg.

Wichtig ist, dass sie nahe genug beieinander stehen, damit der Weiße Zwerg seinem Partner Materie entziehen und sie wie eine erstickende Decke potenzieller Explosivität aufbauen kann. Wenn die gestohlene Menge das 1,4-fache der Sonnenmasse erreicht, explodiert der Weiße Zwerg als Supernova und verdampft vollständig.

Aufgrund dieses Verhältnisses von 1,4 verwenden die Astronomen Supernovae vom Typ Ia als „Standardkerzen“, um Entfernungen im Universum zu messen. Da sie wissen, mit wie viel Energie sie explodiert ist, können die Astronomen die Entfernung zur Explosion berechnen.

Es gibt wahrscheinlich noch andere, noch seltenere Ereignisse, die Supernovae auslösen können, und sogar noch stärkere Hypernovae und Gammastrahlenausbrüche. Dabei handelt es sich wahrscheinlich um Kollisionen zwischen Sternen, Weißen Zwergen und sogar Neutronensternen.

Wie Sie wahrscheinlich schon gehört haben, verwenden Physiker Teilchenbeschleuniger, um massivere Elemente im Periodensystem zu erzeugen. Elemente wie Ununseptium und Untrium. Es braucht enorme Energie, um diese Elemente überhaupt erst zu erzeugen, und sie halten nur für den Bruchteil einer Sekunde.

Aber in Supernovae würden diese Elemente und viele andere entstehen. Und wir wissen, dass es keine stabilen Elemente weiter oben im Periodensystem gibt, weil es sie heute nicht gibt. Eine Supernova ist ein viel besserer Materievernichter als jeder Teilchenbeschleuniger, den wir uns vorstellen können.

Wenn Sie das nächste Mal eine Geschichte über eine Supernova hören, achten Sie darauf, um welche Art von Supernova es sich handelt: Typ I oder Typ II. Wie viel Masse hatte der Stern? Das wird deiner Vorstellungskraft helfen, dieses erstaunliche Ereignis zu begreifen.

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