Supernovaexplosion
• Begriff
• Historische Beispiele
• Supernova Typ II
(Kernkollapssupernova)
• SN 1987 A
Was ist eine Supernova?
„nova stella“ (neuer Stern) → Begriff geprägt von Tycho Brahe 1572
plötzliches Auftauchen eines vorher nicht sichtbaren sternähnlichen Objekts am Himmel
kurzzeitiges, helles Aufleuchten eines Sterns am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion
Leuchtkraft des Sterns nimmt dabei millionen- bis
milliardenfach zu → er wird für kurze Zeit so hell wie eine ganze Galaxie
Tycho Brahe
beobachtet 1572 einen neuen Stern
„…ein Wunder, wie es seit
Anbeginn der Welt nicht
gesehen wurde.“
Häufigkeit von Supernovae
sehr seltene Ereignisse
in einer Galaxie leuchtet ca. alle 30 … 80 Jahre eine Supernova auf
Für die Milchstraße werden etwa 20 Supernovae pro Jahrtausend geschätzt, wovon im letzten Jahrtausend sechs
beobachtet wurden.
Historische Beispiele
1054 im Sternbild Stier
beobachtet von japanischen und chinesischen
Astronomen
war selbst am
Taghimmel sichtbar
Überrest → Krebsnebel
M1 (siehe Bild)
Historische Beispiele
11. November 1572 im Sternbild Kassiopeia
entdeckt von Tycho Brahe
→ Prägung des Begriffs
„stella nova“
Nachweis, dass auch Fixsterne nicht
unveränderlich sind
Der Überrest von SN 1572 ist 3C 10 (siehe Bild)
Aristoteles ist widerlegt
Historische Beispiele
entdeckt am 9. Oktober 1604 im Sternbild Schlangenträger
u.a. beschrieben von Johannes Kepler im Buch De Stella nova in pede Serpentarii („Über den neuen Stern im Fuß des
Schlangenträgers“)
Überrest ist 3C 358 (siehe Bild oben links)
Der Vorgängerstern (> 8 m S )
Wenn der Vorrat an
Wasserstoff als Brennelement in einem Stern zur Neige
geht, können in Abhängigkeit von der Masse sowie
Temperatur und Dichte im Inneren des Sterns durch
Kernfusion weitere Elemente unter Freisetzung von Energie erzeugt werden.
Der Vorgängerstern
Brennmaterial (bzw. Fe)
Brennvorgang (Nukleosynthese)
Temperatur in
Millionen Kelvin Dichte (kg/cm3) Brenndauer
H Wasserstoffbrennen 40 0,006 10 Mio. J.
He Heliumbrennen 190 1,1 1 Mio. J.
C Kohlenstoffbrennen 740 240 10.000 Jahre
Ne Neonbrennen 1.600 7.400 10 Jahre
O Sauerstoffbrennen 2.100 16.000 5 Jahre
Si Siliciumbrennen 3.400 50.000 1 Woche
Fe-Kern
Kernreaktionen zur Erzeugung schwerster
Elemente
10.000 10.000.000 -
Beispiel eines Sternes mit 18 Sonnenmassen, der die 40.000-fache Sonnenleistung und den 50-fachen Sonnendurchmesser aufweist
Der Vorgängerstern
Schwerere Elemente als Eisen können nicht durch
Kernfusion gebildet werden, da dafür Energie verbraucht und nicht freigesetzt wird.
Der Eisenkern besitzt die größte Bindungsenergie und stellt damit kernphysikalisch den stabilsten Kern dar.
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Bindungsenergie#Kernphysik
Hydrostatisches Gleichgewicht
Kernkollaps
Da keine weitere Fusion stattfindet, kann der Kern keinen nach außen gerichteten Druck mehr aufbauen, welcher der Gravitation entgegenwirken würde. → Kernkollaps
Die äußeren Schichten stürzen in Richtung Zentrum.
enormer Druck entsteht → Elektronen werden in die
Atomkerne gedrückt → verbinden sich mit den Protonen zu Neutronen p+ + e- → n + ne
Entstehung eines Neutronengases, das einen Druck aufbaut, der den weiteren Kollaps aufhält. Der Kern ist nun
inkompressibel.
Die Explosion
Die von außen nachstürzende Materie wird am festen Kern reflektiert.
Entstehung einer Stoßwelle, die sich nach außen fortbewegt.
Das von der Stoßfront durchlaufene Material wird sehr stark zusammengepresst. → Entstehung sehr hoher
Temperaturen → r-Prozess (Erzeugung schwerer chemischer Elemente)
Die beim Kernkollaps in großen Mengen freigesetzten Neutrinos verstärken die Stoßwelle.
Die äußeren Schichten des Sterns werden mit ca.
Quelle: Space 3/2014 S. 110
modernes Beispiel: SN 1987A
entdeckt am 24. Februar 1987 in der Großen
Magellanschen Wolke
Entfernung ca.
157.000 Lichtjahre
Vermutung: Kernkollaps führte zur Bildung eines Neutronensterns
Überrest der Supernova
modernes Beispiel: SN 1987A
• 20000 Erdmassen an freigesetztem radioaktiven Eisen
• 200000 Erdmassen an verursachtem Staub
• Temperatur der expandierenden Gashülle
ca. 10 Mio K
vorher während der Explosion
