Die Welt der kosmischen Explosionen erforschen
Ebenso, wie jedes Feuerwerk anders ist, so verschieden sind auch die kosmischen Explosionen. „Es stellt sich heraus, dass Sterne auf viele verschiedene Arten explodieren, wobei jeder Sterntyp auf seine eigene Art und Weise explodiert“, sagt Avishay Gal-Yam, Astrophysiker am Weizmann-Institut für Wissenschaften. Mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts Fireworks tauchten Gal-Yam und sein Team tief in die Welt der kosmischen Explosionen ein, wobei diese Arbeit in der Entdeckung einer neuen Art von Supernova-Explosion mündete. Dieser erste explodierende Stern seiner Art, der bisher nur in der Theorie existierte, entsteht durch den Tod eines massereichen Wolf-Rayet-Sterns. Gal-Yam zufolge führte die spektroskopische Analyse des während der Explosion ausgestrahlten Lichts zur Entdeckung von Spektralsignaturen, die mit bestimmten Elementen in Verbindung gebracht werden. Auf diese Weise konnten die Forschenden nachweisen, dass die Explosion Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Neonatome enthielt, wobei letzteres ein Element ist, das in dieser Form bisher in keiner Supernova beobachtet worden war. Das Team stellte außerdem fest, dass die die kosmische Strahlung ausstoßende Materie nicht selbst an der Explosion beteiligt war, sondern aus dem den flüchtigen Stern umgebenden Raum stammt. Dies wiederum bestärkte sie in ihrer Hypothese, dass starke Winde daran beteiligt waren, den Stern von seiner äußeren Hülle zu befreien. „Wir können zwar noch nicht sagen, ob alle Wolf-Rayet-Sterne ihr Leben mit einem Knall beenden oder nicht, und es könnte sein, dass einige von ihnen leise zu einem schwarzen Loch kollabieren, aber eines ist sicher: Dieser eine Stern hat nicht den ‚stillen‘ Kollaps erlebt, von dem in der Vergangenheit oft die Rede war“, fügt Gal-Yam hinzu.
Kosmische Explosionen kurz danach erforschen
Das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) unterstützte Projekt Fireworks war zudem eines der ersten, in dessen Rahmen kosmische Explosionen kurz nach ihrem Auftreten untersucht wurden. In einem Fall wurde das Team nur drei Stunden nach dem Ereignis Zeuge einer Explosion. Laut Gal-Yam konnten die Forschenden dank dieser zeitlichen Abfolge die Trümmer beobachten und verstehen, was kurz vor der Explosion des Sterns geschah. „Wir konnten nicht nur erfahren, dass die meisten massereichen Sterne innerhalb dichter Gaswolken explodieren, sondern auch die Größe und Zusammensetzung des Sterns vor der Explosion messen“, erklärt er. Die Forschenden trugen auch zur Entdeckung und Charakterisierung einer neuen Klasse kosmischer Explosionen bei. Diese Explosionen, die sogenannten „schnell evolvierenden Transients“, sind einzigartig in ihrer schnellen Entwicklung.
Gezeiten-Sternzerrissereignisse und hochenergetische Neutrinoteilchen
Das Projekt leistete außerdem einen Beitrag zur Entdeckung eines möglichen Zusammenhangs zwischen Gezeiten-Sternzerrissereignissen – wenn ein Stern von einem Schwarzen Loch auseinandergerissen wird – und der Entdeckung hochenergetischer Neutrinos. In der Europäischen Südsternwarte (ESO) wurde ein solches Ereignis beobachtet, bei dem die extremen Gravitationskräfte des supermassereichen schwarzen Lochs einen sonnenähnlichen Stern zerrissen, der das Pech hatte, zu nahe zu kommen. Dies löste das Gezeiten-Sternzerrissereignis aus, bei dem der Stern „spaghettifiziert“ wurde. Laut einer ESO-Pressemitteilung führten Stöße in den kollidierenden Trümmern sowie durch Akkretion erzeugte Wärme zu einem Helligkeitsausbruch. Möglicherweise wurden dabei auch hochenergetische Neutrinos erzeugt. „Das gab dem Ereignis den Anschein einer sehr hellen Supernova-Explosion, obwohl der Stern aufgrund seiner geringen Masse von sich aus nicht zu einer Supernova geworden wäre“, fügt Gal-Yam hinzu. Das Forschungsteam des Weizmann-Instituts für Wissenschaften plant, die Erforschung kosmischer Explosionen mithilfe eines neuen Observatoriums in Israel und im Rahmen der bevorstehenden ULTRASAT-Weltraummission fortzusetzen.
Schlüsselbegriffe
Fireworks, Sterne, kosmische Explosionen, Supernova, kosmische Strahlung, massereiche Sterne, Gezeiten-Sternzerrissereignisse, schwarzes Loch, Energie, Neutrinoteilchen, Europäische Südsternwarte
