Astronomie an der FAU: Stellare Evolution in unserer Nachbarschaft

Forschende der FAU haben zwei bisher unbekannte Supernova-Überreste in unserer Nachbargalaxie entdeckt

Die Große Magellansche Wolke (LMC) ist eine Satellitengalaxie der Milchstraße und rund 160.000 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt. Diese relative Nähe macht sie zu einem idealen Labor, um kosmische Explosionen und damit stellare Evolutionsprozesse zu studieren. Supernovae als explodierte Endstadien von Sternen spielen dabei eine wichtige Rolle. Sie schleudern große Mengen von Materie in sogenannten Supernova-Überresten (SNR) in den interstellaren Raum, aus denen dann neue Sterne und Planeten entstehen. Die äußeren Ränder der LMC waren bislang wenig erforscht. Aufgrund früherer Untersuchungen vermuteten die Astrophysikerin Manami Sasaki und ihr Doktorand Federico Zangrandi, dass sich auch dort Sternenexplosionen ereignen. Nun konnten sie mit Hilfe moderner Detektionsinstrumente erstmals zwei SNR in den entlegenen Außenregionen identifizieren und bestätigen.

„Wir waren überrascht, dass sich diese beiden Lichtquellen als Supernova-Überreste herausstellten – weit entfernt von anderen Echos von Sternenexplosionen, die wir bisher kannten“, schildert Prof. Manami Sasaki, die die Multiwellenlängenastronomie-Gruppe an der Remeis-Sternwarte des Astronomischen Instituts der FAU leitet. Die Forschenden vermuten, dass die beiden Sterne höchstwahrscheinlich durch Wechselwirkungen zwischen der LMC, ihrer Begleiterin, der Kleinen Magellanschen Wolke, und der Milchstraße, aus dem Zentrum von ersterer herausgerissen wurden.

Blick in den Kosmos

„Das zeigt, dass es auch in den Randbereichen der Großen Magellanschen Wolke zu Supernova-Explosionen kommt. Der sterbende Stern befand sich in einer Umgebung, die dicht genug mit ionisiertem Gas, also geladenen Teilchen gefüllt war, damit der Schock einer Supernova einen solchen Eindruck in der Umgebung hinterlassen konnte. Dies ist normalerweise nicht die Art von Gas, die wir bisher in den äußeren Bereichen einer Galaxie gefunden haben“, erklärt Sasaki.

Ihre Erkenntnisse haben die Forschenden dem Weltraumobservatorium XMM-Newton der ESA zu verdanken, mit dem im Röntgenbereich energiereiche Prozesse im Universum untersucht werden, und dem Röntgenteleskop eROSITA. Sie schätzen, dass die beiden Sterne vor rund 20.000 Jahren explodiert sind. Die Altersbestimmung beruht auf der Analyse der Größe und Struktur der Überreste sowie auf Modellen der Expansion von Supernova-Explosionen.

Die Analysen der SNR lieferten auch Informationen über die chemische Zusammensetzung der ausgestoßenen Materie. Von besonderem Interesse ist dabei die Häufigkeit schwerer Elemente wie Eisen und Sauerstoff, die durch Kernfusion im Inneren von Sternen sowie bei Supernova-Explosionen entstehen. „Solche Elemente sind entscheidend für die chemische Evolution des Universums und beeinflussen die Entstehung neuer Himmelskörper. Auch unser Sonnensystem ist auf diese Weise entstanden“, berichtet die Forscherin.

Sternentwicklung verstehen

Die Untersuchung der Supernova-Überreste trägt nicht nur zu einem besseren Verständnis der Galaxienentwicklung bei. Mit den neu entdeckten Überresten beweisen die Forschenden, dass die äußeren Regionen der LMC Schauplatz gewaltiger Sternexplosionen waren. Ihre Ergebnisse tragen dazu bei, die Geschichte dieser Satellitengalaxie und ihre Wechselwirkungen mit der Milchstraße besser zu verstehen. Auf Basis der gewonnen Erkenntnisse kann auch die internationale Forschergemeinschaft ihre Modelle zur Entwicklung von Supernovae verfeinern. Darüber hinaus könnten die Unterschiede zwischen den Supernova-Überresten in der LMC und in der Milchstraße wertvolle Hinweise auf verschiedene Sternentstehungsprozesse in unterschiedlichen galaktischen Umgebungen liefern. Damit ließe sich eines Tages klären, wie Elemente, die für das Leben auf der Erde essenziell sind, im Universum verteilt wurden. „Mit jeder neuen Entdeckung können wir eine der großen Fragen der Astronomie besser beantworten: Wie hat sich das Universum entwickelt, und welche Rolle spielt unsere eigene Galaxie darin?“, sagt Manami Sasaki.

Weitere Informationen:

Fotos der zwei Supernova-Überreste hat die ESA auf ihrer Webseite veröffentlicht.

‘Letter to the Editor’ im Fachjournal Astronomy & Astrophysics

Kontakt

Prof. Dr. Manami Sasaki
Dr. Karl Remeis Observatorium
Tel. +49-951-95222-19
manami.sasaki@fau.de