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Unmasking the Progenitors and Energy Sources of Superluminous Supernovae

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Überhelle Supernovae besser verstehen

Anhand verschiedener Technologien und Methoden löst die Astronomie langsam das Rätsel um das mysteriöse Phänomen der überhellen Supernovae.

Weltraum

Wenn Sie glauben, dass eine Supernova schon ziemlich super ist, warten Sie, bis Sie die überhelle Supernova kennengelernt haben. Dieses erst kürzlich entdeckte Phänomen kann sogar bis zu 100-mal heller als eine gewöhnliche Kernkollaps-Supernova sein. Abgesehen davon wissen wir jedoch kaum etwas über diese seltsame Klasse von Sternexplosionen. „Wir wissen, dass überhelle Supernovae heller sind, aber nicht warum“, sagt Ragnhild Lunnan, eine Astronomin an der Universität Stockholm. „Zum Beispiel wissen wir kaum etwas über ihre Energiequelle und Vorläufersterne.“ Mithilfe des EU-finanzierte Projekts SUPERS und eines Stipendiums über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen möchte Lunnan diese Wissenslücke nun schließen.

Eine Kombination aus Technologien und Methoden

Um sowohl die Suche nach überhellen Supernovae als auch das Verständnis davon zu verbessern, nutzte Lunnan eine Kombination aus verschiedenen Technologien und Methoden, darunter eine Spätzeitspektroskopie und eine Zwicky Transient Facility-Durchmusterung (ZTF) der nächsten Generation. „Die ZTF ist daher so gut für die Suche nach überhellen Supernovae geeignet, weil sie einen viel größeren Bereich als vorherige Durchmusterungen des Himmels abdecken kann. Dadurch findet sie leichter seltene Ereignisse“, so Lunnan weiter. Lunnan untersuchte die Umgebung der Ursprungsgalaxien von Supernovae außerdem anhand von Bildern, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurden. „Bis eine überhelle Supernova gefunden wird, ist sie schon deutlich verblasst, wodurch es schwerer – und teurer – ist, Daten zu erhalten“, so Lunnan. „Mit den richtigen Technologien und Instrumenten kann man jedoch viel lernen, beispielsweise über ihre Zusammensetzung und den Ionisationszustand. All das verrät unter Umständen etwas über die Art des Sterns, der explodiert ist, und was zu dieser Explosion geführt hat.“

Eine unerwartete Entdeckung

Prompt machte das Projekt eine unerwartete Entdeckung: Einige Sterne, die als überhelle Supernovae explodieren, haben um die Zeit der Explosion große Masseneruptionen zu verzeichnen. „Wir haben eine völlig neue Signatur einer sich schnell bewegenden zirkumstellaren Hülle um die Supernova iPTF16eh entdeckt“, erklärt Lunnan. „Das war ziemlich aufregend, weil es diese Klasse von Explosionen möglicherweise mit sehr massereichen stellaren Kernen in Verbindung bringt.“ Um dieser Spur weiter nachzugehen, bewarb sich Lunnan erfolgreich um die Nutzung des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte und des Hubble-Weltraumteleskops. „Mit diesen Teleskopen wollte ich untersuchen, wie häufig dieses Phänomen bei überhellen Supernovae vorkommt, und ein weiteres Beispiel analysieren, sobald ich eines finden würde“, merkt Lunnan an. „Zwar war das nicht die Richtung, die das Projekt eigentlich einschlagen sollte, am Ende hat sie sich jedoch als äußerst interessant erwiesen.“

Es gibt noch viel zu tun

Leider machte ihr eine globale Pandemie einen Strich durch die Rechnung, als zahlreiche Observatorien geschlossen wurden. Da Lunnan jedoch unterdessen Mitglied der Fakultät der Universität Stockholm ist, kann sie ihre Arbeit fortführen. „Obwohl das eigentliche, EU-finanzierte Projekt offiziell beendet ist, arbeite ich noch immer an einigen Aspekten, die ursprünglich SUPERS zugeordnet waren“, sagt sie. Laut Lunnan fallen darunter die weitere Analyse dieser beeindruckenden Auswahl von überhellen Supernovae, die bisher durch die ZTF-Durchmusterung gefunden wurden. „Wir haben festgestellt, dass diese Klasse von Explosionen, was die Luminosität, den Zeitraum, den Aufbau der Lichtkurve, neue Unterklassen usw. betrifft, weitaus vielschichtiger ist als bisher angenommen.“ Lunnan abschließend: „Auf welche Mechanismen man sich auch berufen möchte, um diese Explosionen zu erklären, man muss diese Diversität reproduzieren können. Unsere Auswahl soll ein Schritt in die richtige Richtung sein.“

Schlüsselbegriffe

SUPERS, überhelle Supernova, Supernova, Astronomin, Spätzeitspektroskopie, Zwicky Transient Facility, Hubble-Weltraumteleskop

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