Supernovae katastrophale Explosionen von riesigen Sternen

Supernovae sind die destruktivsten Dinge, die Sternen passieren können, die massereicher sind als die Sonne. Wenn diese katastrophalen Explosionen auftreten, setzen sie genügend Licht frei, um die Galaxie zu überstrahlen, in der der Stern existierte. Das ist viel von Energie, die in Form von sichtbarem Licht und anderer Strahlung freigesetzt wird! Sie können den Stern auch auseinander sprengen.

Es gibt zwei bekannte Arten von Supernovae. Jeder Typ hat seine besonderen Eigenschaften und Dynamiken. Werfen wir einen Blick darauf, was Supernovae sind und wie sie in der Galaxie entstehen. 

Typ I Supernovae

Um eine Supernova zu verstehen, ist es wichtig, ein paar Dinge über Sterne zu wissen. Sie verbringen den größten Teil ihres Lebens in einer Phase der Aktivität, die als Hauptsequenz bezeichnet wird. Es beginnt, wenn sich die Kernfusion im Sternenkern entzündet. Es endet, wenn der Stern den Wasserstoff verbraucht hat, der für die Aufrechterhaltung dieser Fusion erforderlich ist, und beginnt, schwerere Elemente zu verschmelzen.

Sobald ein Stern die Hauptsequenz verlässt, bestimmt seine Masse, was als nächstes passiert. Für Supernovae vom Typ I, die in binären Sternensystemen vorkommen, durchlaufen Sterne, die etwa das 1,4-fache der Masse unserer Sonne betragen, mehrere Phasen. Sie wandeln sich von Wasserstoff zu Helium. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kern des Sterns nicht hoch genug, um Kohlenstoff zu verschmelzen, und so tritt er in eine Super-Rot-Riesen-Phase ein. Die äußere Hülle des Sterns löst sich langsam in das umgebende Medium auf und hinterlässt einen weißen Zwerg (den verbleibenden Kohlenstoff- / Sauerstoffkern des ursprünglichen Sterns) im Zentrum eines Planetennebels.

Grundsätzlich hat der Weiße Zwerg eine starke Anziehungskraft, die Material von seinem Begleiter anzieht. Das "Star-Zeug" sammelt sich in einer Scheibe um den Weißen Zwerg, die als Akkretionsscheibe bekannt ist. Während sich das Material aufbaut, fällt es auf den Stern. Das erhöht die Masse des Weißen Zwergs. Wenn die Masse auf das 1,38-fache der Masse unserer Sonne ansteigt, bricht der Stern schließlich in einer heftigen Explosion aus, die als Typ-I-Supernova bekannt ist.

Es gibt einige Variationen zu diesem Thema, wie zum Beispiel die Verschmelzung zweier weißer Zwerge (anstelle der Anreicherung von Material von einem Hauptreihenstern auf seinen Zwergenbegleiter)..

Typ II Supernovae

Im Gegensatz zu Supernovae vom Typ I passieren Supernovae vom Typ II sehr massereichen Sternen. Wenn eines dieser Monster das Ende seines Lebens erreicht, geht es schnell. Während Sterne wie unsere Sonne nicht genug Energie in ihren Kernen haben, um die Fusion über Kohlenstoff hinaus aufrechtzuerhalten, verschmelzen größere Sterne (mehr als das Achtfache der Masse unserer Sonne) irgendwann Elemente bis hin zu Eisen im Kern. Eisenfusion benötigt mehr Energie, als der Stern zur Verfügung hat. Sobald ein solcher Stern versucht, Eisen zu verschmelzen, ist ein katastrophales Ende unvermeidlich.

Sobald die Fusion im Kern aufhört, zieht sich der Kern aufgrund der immensen Schwerkraft zusammen und der äußere Teil des Sterns "fällt" auf den Kern und prallt zurück, um eine massive Explosion zu erzeugen. Abhängig von der Masse des Kerns wird er entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.

Wenn die Masse des Kerns zwischen dem 1,4- und 3,0-fachen der Masse der Sonne liegt, wird der Kern zu einem Neutronenstern. Dies ist einfach eine große Kugel von Neutronen, die durch die Schwerkraft sehr eng zusammengepackt sind. Es passiert, wenn sich der Kern zusammenzieht und einen Prozess durchläuft, der als Neutronisierung bekannt ist. Dort kollidieren die Protonen im Kern mit sehr energiereichen Elektronen und bilden Neutronen. Dabei versteift sich der Kern und sendet Stoßwellen durch das Material, das auf den Kern fällt. Das äußere Material des Sterns wird dann in das umgebende Medium ausgetrieben, wodurch die Supernova entsteht. All dies geschieht sehr schnell.

Erzeugen eines stellaren Schwarzen Lochs

Sollte die Masse des Kerns des sterbenden Sterns mehr als das Drei- bis Fünffache der Masse der Sonne betragen, ist der Kern nicht in der Lage, seine eigene immense Schwerkraft zu tragen und bricht in ein Schwarzes Loch zusammen. Dieser Prozess erzeugt auch Stoßwellen, die Material in das umgebende Medium treiben und die gleiche Art von Supernova erzeugen wie die Art der Explosion, die einen Neutronenstern erzeugt.

Unabhängig davon, ob ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch erzeugt wird, bleibt der Kern als Überrest der Explosion zurück. Der Rest des Sterns wird in den Weltraum ausgeblasen, wobei er in der Nähe befindliche Welträume (und Nebel) mit schweren Elementen besät, die für die Bildung anderer Sterne und Planeten benötigt werden. 

Die zentralen Thesen

• Supernovae gibt es in zwei Varianten: Typ 1 und Typ II (mit Untertypen wie Ia und IIa). 
• Bei einer Supernova-Explosion wird ein Stern oft auseinandergeblasen und hinterlässt einen massiven Kern.
• Einige Supernova-Explosionen führen zur Entstehung von Schwarzen Löchern mit Sternenmasse. 
• Sterne wie die Sonne sterben NICHT als Supernovae. 

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen.