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Supernova


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Eine Supernova ist das schnell eintretende helle Aufleuchten Sterns der dabei millionen- bis milliardenfach heller vergleichbar hell wie eine ganze Galaxie .

Man unterscheidet historisch nach ihren Spektrallinien grob zwei Typen von Supernovae: Typ (mit den Untergruppen Ia Ib und Ic) Typ II.

Allerdings sind die Entwicklungen und Explosionsmechanismen Typen II Ib und Ic wie man weiß eng miteinander verwandt während der Typ ein gänzlich verschiedener Mechanismus ist.

Bekannte Supernovae sind die Supernova 1987A und die Supernova 1604 .

Inhaltsverzeichnis

Typ II

Eine Supernova vom Typ II tritt Ende des "Lebens" eines Sterns auf wenn seinen Kernbrennstoff komplett verbraucht hat.

So setzt nachdem der Wasserstoff des Sternes zu Helium fusioniert ist eine weitere Fusionsstufe ein der Drei-Alpha-Prozess in dem Helium über das Zwischenprodukt zu Kohlenstoff fusioniert. Dies wird möglich da der durch den im Inneren wegfallenden Gegendruck zusammenzufallen wobei sich Temperatur und Druck erhöhen. In der nächsten Fusionsstufe entsteht Sauerstoff . Dabei wird wieder Energie frei welche Stern von Innen mit Gegendruck versorgt und den Zusammenfall aufhält. Weitere Fusionsstufen lassen den weiter schrumpfen und so immer neue Elemente So folgen die Fusion zu zum Beispiel Neon Aluminium Calcium Titan und letztendlich zum 26. Element Eisen .
Die Fusion von einem zum anderen geht dabei immer schneller vonstatten. Während ein Milliarden von Jahren brauchen kann seinen Wasserstoff Helium umzuwandeln benötigt die folgende Umwandlung von in Lithium "nur" noch Hunderttausende von Jahren. Umwandlung von Mangan nach Eisen lässt sich in Sekunden

Da die Fusion von Eisen zum Element Cobalt keinen Energiegewinn mehr bringt versiegt die des Sterns komplett. Es gibt jetzt nichts was der Gravitation entgegenwirken könnte so dass der Stern Sekundenbruchteilen zusammenfällt. Die hierbei auf den Eisenkern noch vorhandenen Gasschichten werden dabei extrem stark und fusionieren beim Aufprall auf den Eisenkern die restlichen schweren Elemente wie zum Beispiel Kupfer Germanium Silber Gold oder Uran . Die darauf folgende Explosion schleudert die entstandenen Elemente vom Stern und verteilt diese in einem sich ausdehnenden im Weltraum. Aus diesen Elementen entstehen dann Planeten .

Weiter entstehen bei der Explosion verschiedene von elektromagnetischer Strahlung . Diese reicht bis zur hochenergetischen Gammastrahlung so dass eine Supernova in der belebter Planeten (Umkreis circa 50 Lichtjahre ) verheerende Auswirkungen auf das dortige Leben würde. Daneben werden auch Neutrinos und Gravitationsstrahlung in bedeutender Intensität frei die allerdings beide schwer nachzuweisen sind.

Zurück bleibt von dem Stern je Masse ein stark komprimierter sich schnell drehender - Pulsar genannt ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch .

Bei niedriger Restmasse bleibt nach der einfach der vorher fusionierte Eisenkern zurück. Besitzt Stern jedoch ausreichend Masse so "gelingt" es durch seine Gravitation ausreichend Druck aufzubauen um den Atomkern umkreisenden Elektronen in den Kern zu drücken wo sich mit den dort vorhandenen Protonen zu Neutronen verbinden.

Besitzt der Stern allerdings soviel Masse es ihm gelingt selbst die nun entstandenen weiter zusammenzudrücken kann ein Quarkstern entstehen. Hierbei werden die Quarks aus denen die Neutronen aufgebaut sind stark zusammengepresst dass diese gezwungen sind noch "zusammenzurücken". Durch das Pauli-Prinzip ist dies jedoch auch nur begrenzt Diese Theorie lässt sich nicht beweisen da Reststern spätestens zu diesem Zeitpunkt schon so Gravitation hat dass keine Signale mehr aus Schwerkraftfeld dringen. So endet der Stern dann schwarzes Loch .

Die extrem hohe Rotationsgeschwindigkeit des Eisen- Neutronensterns erklärt sich durch die starke Annäherung vorher außen liegenden Bereiche an die Sternenmitte. Beispiel sei hier die Eiskünstläuferin angesprochen die einer Pirouette ihre Arme an den Körper um die Drehung weiter zu beschleunigen. So es möglich dass sich Eisensterne mit ihren Kilometern Durchmesser und Neutronensterne mit nur noch 10 Kilometern Durchmesser bis zu zweimal in Sekunde drehen. Durch die hohe Drehgeschwindigkeit baut gleichzeitig ein Magnetfeld auf welches mit den Teilchen des Gasnebel in Wechselwirkung tritt und so von der Erde aus registrierbare Signale erzeugt.

Typ Ib und Ic

Supernovae vom Typ Ib oder Ic ebenfalls Explosionen von Sternen am Ende ihrer Zeit. Bei denen vom Typ Ib ist der Explosion die Wasserstoffhülle abgestoßen worden so bei der Explosion keine Spektrallinien des Wasserstoff beobachtet werden.
Der Explosions-Typ Ic tritt auf wenn noch die Heliumhülle des Sterns abgestoßen wurde dass auch keine Spektrallinien des Heliums auftreten. Auch bei diesen Explosionen bleibt Eisen- Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zurück.

Abgesehen von den abgestoßenen Hüllen verhalten Supernovae vom Type Ib und Ic ähnlich die vom Typ II.

Typ Ia

Eine Supernova vom Typ Ia entsteht dem derzeit bevorzugten Modell nur in Doppelsternsystemen in dem der eine Stern ein Weißer Zwerg der andere ein roter Riesenstern ist. Der Weiße Zwerg akkretiert im der Zeit Gas aus der ausgedehnten Hülle Begleiters wobei es zu mehreren Nova -Ausbrüchen kommen kann bei dem der Wasserstoff des akkretierten Gases fusioniert und Fusionsprodukte bleiben. Das setzt sich so lange fort seine Masse die Chandrasekhar-Grenze überschreitet und er durch seine Eigengravitation kollabieren beginnt. Im Gegensatz zum Eisenkern eines enthält der Weiße Zwerg jedoch große Mengen fusionsfähigem Kohlenstoff so dass der Kollaps zum Neutronenstern durch eine rapide einsetzende Kernfusion verhindert wird und der Stern explodiert. theoretischen Modellen zufolge kann die Kernfusion sowohl Detonation als auch als Deflagration ablaufen.

Die auftretende Supernova-Explosion ist immer innerhalb gewissen Stärke da die kritische Masse sowie Zusammensetzung des Weißen Zwerges konstant sind. Zudem die Form der Lichtkurve stets annähernd gleich da die Strahlung im späteren Verlauf größtenteils durch den radioaktiven von 56 Ni zu 56 Co und diesem zu 56 Fe gespeist wird wobei die Halbwertszeiten etwa 6 bzw. 77 Tage betragen. diese Eigenschaften lassen sich anhand solcher Explosionen genaue Entfernungsbestimmungen im Weltall vornehmen wobei die Lichtkurve den Spektrallinien zur Bestimmung der Rotverschiebung verwendet werden kann. Bei einer Explosion Typ Ia bleibt kein Himmelskörper übrig - gesamte Materie wird in den Weltraum geschleudert.

Taxonomie nach Spektrallinie

Die Einteilung der Supernovae kann man sehr einfach über die Lichtentwicklung und die vorgenommen werden. Dabei geht es um folgende

SN I : Frühes Spektrum enthält keine Wasserstofflinie SN II : Frühes Spektrum enthält Wasserstofflinie
SN Ia : Spektrum enthält Silizium Spektrum enthält kein Silizium SN IIb : Heliumlinie dominant "Normale" SN II Wasserstofflinie dominant
SN Ib : Viel Helium SN Ic : Nur wenig Helium SN II L : Licht nach Maximum geht linear zurück SN II P : Licht nach Maximum bleibt eine Weile hohem Niveau

Weblinks

Siehe auch:



Bücher zum Thema Supernova

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