Supernova
Eine Supernova ist die Explosion eines Riesensterns. Sie ereignet sich gewöhnlich, wenn ihre Kernfusion den Kern nicht gegen seine eigene Schwerkraft halten kann. Der Kern kollabiert und explodiert.
Die größten Supernovae werden als Hyperriesen und die kleineren als Überriesen bezeichnet. Sie sind massiv: Aufgrund der Schwerkraft verbrauchen sie ihre Energie sehr schnell. Normalerweise leben sie nur ein paar Millionen Jahre.
Während der Explosion kann die gesamte von Supernovae abgestrahlte Energie kurzzeitig den gesamten Ausstoß einer Galaxie in den Schatten stellen. Sie strahlen eine Energie ab, die der Energie während der gesamten Lebensdauer eines sonnenähnlichen Sterns entspricht. Bei der Explosion wird das Sternmaterial mit Geschwindigkeiten von bis zu 30.000 km/s oder 10% der Lichtgeschwindigkeit vom Stern weggeblasen. Dies treibt eine Schockwelle in das umgebende interstellare Medium. Diese fegt eine sich ausdehnende Hülle aus Gas und Staub auf, die wir als einen Supernova-Überrest sehen. Nach der Explosion wird das, was übrig bleibt, zu einem Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern.
Die meisten Sterne sind klein und explodieren nicht. Sie werden kälter und kleiner, und sie werden zu Weißen Zwergsternen.
Supernova-Explosionen kommen selten vor. In unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, ereignete sich die letzte Supernova im Jahr 1604. Wir können auch in anderen Galaxien Supernovae sehen. Jedes Jahr sehen wir 300 Supernovae in anderen Galaxien, weil es so viele Galaxien gibt. Manchmal sind sie heller als der ganze Rest der Galaxie.
Arten
Supernovae werden üblicherweise in Typ I und Typ II Supernovae eingeteilt.
Supernovae vom Typ I haben Absorptionslinien, die zeigen, dass sie keinen Wasserstoff enthalten. Supernovae vom Typ Ia sind für kurze Zeit sehr hell. Dann werden sie sehr schnell weniger hell. Supernovae vom Typ Ia entstehen, wenn ein weisser Zwergstern einen grossen Stern umkreist. Manchmal saugt der Weiße Zwergstern Materie von dem großen Stern ab. Wenn der Weiße Zwerg etwa die 1,4-fache Masse der Sonne erreicht, kollabiert er. Dabei entsteht viel Energie und Licht, weshalb Supernovas sehr hell sind. Typ 1a haben meist die gleiche Helligkeit. Dadurch können sie als sekundäre Standardkerze verwendet werden, um die Entfernung zu ihren Wirtsgalaxien zu messen.
Supernovae vom Typ II haben Absorptionslinien, die zeigen, dass sie Wasserstoff enthalten. Ein Stern muss mindestens die 8-fache und höchstens die 40-50-fache Masse der Sonne haben, um diese Art von Explosion zu erfahren.
In einem Stern wie der Sonne verwandelt die Kernfusion Wasserstoff in Helium. In sehr großen Sternen wird Helium in Sauerstoff umgewandelt, und so weiter. Der Stern verschmilzt immer massereichere Elemente, bis hinauf durch das Periodensystem, bis ein Kern aus Eisen und Nickel entsteht. Bei der Fusion von Eisen oder Nickel entsteht keine Nettoenergie, so dass keine Fusion mehr stattfinden kann. Aber der Kollaps des Kerns erfolgt so schnell (etwa 23% der Lichtgeschwindigkeit), dass eine riesige Schockwelle entsteht. Die extrem hohe Temperatur und der extrem hohe Druck reichen für einen kurzen Moment aus, wenn die Elemente, die schwerer als Eisen sind, erzeugt werden. Je nach Anfangsgröße des Sterns bilden die Überreste des Kerns einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch.
Supernovae und Leben
Ohne Supernovas gäbe es kein Leben auf der Erde. Das liegt daran, dass viele der chemischen Elemente in Supernova-Explosionen entstanden sind. Diese werden als "schwere Elemente" bezeichnet. Schwere Elemente werden benötigt, um Lebewesen herzustellen. Die Supernova ist die einzige Möglichkeit, wie schwere Elemente entstehen können. Andere Elemente entstanden durch die Fusion in Sternen. Schwere Elemente benötigen sehr hohe Temperaturen und Druck, um sich zu bilden. Bei einer Macho-Supernova-Explosion sind die Temperatur und der Druck so hoch, dass schwere Elemente entstehen können. Wissenschaftler nennen dies Supernova-Nukleosynthese.
Es könnte gefährlich werden, wenn sich eine Supernova-Explosion sehr nahe an der Erde ereignet. Die Explosion ist sehr groß, und es bilden sich viele Arten gefährlicher Strahlung. Aber wir müssen keine Angst haben. Nur sehr große Sterne können als Supernova explodieren. Es gibt keine Sterne, die groß genug in der Nähe der Erde sind, und wenn es sie gäbe, würde es Millionen von Jahren dauern, bis sie explodieren.
Wichtige Supernovae
SN 1572 wurde von Tycho Brahe gesehen. Diese Supernova half den Astronomen zu lernen, dass sich die Dinge im Weltraum ändern können. SN 1604 wurde von Johannes Kepler gesehen. Es war die letzte Supernova, die nahe genug war, um von der Nordhalbkugel der Erde ohne Teleskop gesehen zu werden. SN 1987A ist die einzige Supernova, die so nah ist, dass Wissenschaftler von ihr aus Neutrinos finden konnten. SN 1987A war auch hell genug, um ohne Teleskop gesehen zu werden. Menschen auf der Südhalbkugel sahen sie.
Auswirkungen auf die Erde
Die Erde weist Spuren vergangener Supernovae auf. Spuren von radioaktivem Eisen-60, ein starker Indikator für Supernova-Trümmer, sind auf der ganzen Welt im Meeresboden vergraben.
Die "lokale Blase" ist eine Ballonregion mit heißem Gas, die 600 Lichtjahre breit ist. Sie umgibt das Sonnensystem und beherrscht unsere stellare Nachbarschaft. Sie wurde von über einem Dutzend Supernovae gebildet, die in einem nahegelegenen, sich bewegenden Sternenhaufen explodieren. Dies geschah vor 2,3 Millionen bis 1,5 Millionen Jahren. Dies entspricht in etwa dem Beginn der Eiszeiten des Pleistozäns. Die Verbindung kann zufällig sein.
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Fragen und Antworten
F: Was ist eine Supernova?
A: Eine Supernova ist die Explosion eines riesigen Sterns, wenn die Kernfusion den Kern nicht mehr gegen seine eigene Schwerkraft halten kann, so dass er kollabiert und explodiert.
F: Welche Arten von Sternen erzeugen Supernovae?
A: Die größten Sterne, die Supernovae erzeugen, sind Hyperriesen und die kleineren sind Überriesen.
F: Wie viel Energie wird bei Supernovae emittiert?
A: Supernovae strahlen eine Energie ab, die der gesamten Lebensdauer eines sonnenähnlichen Sterns entspricht. Außerdem strahlen sie eine Gesamtenergie ab, die kurzzeitig den gesamten Output einer Galaxie überstrahlt.
F: Wie schnell bewegt sich das Material eines Sterns während einer Explosion?
A: Während einer Explosion bewegt sich das Material des Sterns mit Geschwindigkeiten von bis zu 30.000 km/s oder 10% der Lichtgeschwindigkeit.
F: Was passiert nach der Explosion?
A: Nach der Explosion wird das, was übrig bleibt, entweder zu einem Schwarzen Loch oder zu einem Neutronenstern.
F: Explodieren die meisten Sterne als Supernovae?
A: Nein, die meisten Sterne sind klein und explodieren nicht als Supernovae. Nach ihrer Roten-Riesen-Phase werden sie kälter und kleiner und werden stattdessen zu Weißen Zwergen.
F: Wann haben die Menschen das letzte Mal eine Supernova in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, gesehen?
A: Das letzte Mal, dass Menschen eine Supernova in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, gesehen haben, war im Jahr 1604.
