Eine Illustration von zwei Weißen Zwergen kurz vor der Verschmelzung (Inset) er zwei Schockregionen des Überrests SNR 1181.(Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva)/2024 T. Ko, H. Suzuki, K. Kashiyama et al./ The Astrophysical Journal)
Der ultimative kosmische „Cold Case“ hat sich 843 Jahre lang hingezogen – und jetzt haben Weltraumdetektive ihn vielleicht endlich gelöst. Im Jahr 1181 n. Chr., als in Japan der Genpei-Krieg tobte, blitzte kurz ein geheimnisvoller „Gaststern“ über Asiens Himmel auf. Astronomen rätselten über das kurze Ereignis bis 2021, als ein Forscherteam es an seinen Standort im Kosmos zurückverfolgte. Doch die Ursache des Ereignisses, das nun als Supernova (SN) 1181 bezeichnet wird, blieb ein Rätsel.
Bis ein Team von Wissenschaftlern mit Hilfe von Computermodellen und Beobachtungsanalysen das Ereignis nachstellte und feststellte, dass es sich um eine Supernova handelte, die durch die Kollision zweier Weißer Zwerge mit „totem Stern“ verursacht wurde. Die Struktur des übrig gebliebenen Weißen Zwerges und die Überreste der Doppelschockbildung wurden durch das seltene Vorkommen dieser beiden kollidierenden Weißen Zwerge zurückgelassen.
Aber das ist noch nicht alles. Dasselbe Team fand heraus, dass erst vor 20 bis 30 Jahren Hochgeschwindigkeits-Sternwinde von der Oberfläche des übrig gebliebenen Weißen Zwerges ausgingen. Diese Entdeckung unterstreicht, wie wichtig es ist, die modernsten wissenschaftlichen Erkenntnisse der modernen Astronomie mit historischen Aufzeichnungen zu kombinieren, um mehr über den Kosmos zu erfahren. Insbesondere könnten die neuen Ergebnisse dazu beitragen, die Vielfalt der Supernovae besser zu verstehen.
„Es gibt viele Berichte über diesen vorübergehenden Gaststern in historischen Aufzeichnungen aus Japan, China und Korea. Auf seinem Höhepunkt war die Helligkeit des Sterns mit der des Saturns vergleichbar“, sagte der Leiter des Teams, Takatoshi Ko, von der Abteilung für Astronomie an der Universität Tokio in einer Erklärung. „Er blieb etwa 180 Tage lang mit dem bloßen Auge sichtbar, bis er allmählich aus dem Blickfeld verschwand. Der Überrest der Explosion SN 1181 ist jetzt sehr alt, daher ist er dunkel und schwer zu finden.“
Inhaltsübersicht
‚Tote Sterne‘ kollidieren am Himmel
Weiße Zwerge sind die abkühlende Sternenglut, die beim Absterben von Sternen mit einer ähnlichen Masse wie die der Sonne entsteht. Wenn diese Sterne den Wasserstoff verbrauchen, der für die Kernfusion in ihren Kernen benötigt wird, endet auch der nach außen gerichtete Strahlungsdruck, der durch diesen Prozess entsteht. Damit endet ein stellares Tauziehen, das der Strahlungsdruck mit dem nach innen gerichteten Druck der eigenen Schwerkraft der Sterne über Milliarden von Jahren geführt hat.
Da die Schwerkraft der Sieger in diesem kosmischen Wettstreit ist, kollabieren die Kerne dieser Sterne durch die Schwerkraft und werfen ihre äußeren Schichten während der so genannten Phase des Roten Riesen ab. Unser Stern, die Sonne, wird diesen Prozess in etwa 5 Milliarden Jahren durchlaufen, sich als roter Riese etwa auf die Umlaufbahn des Mars ausdehnen und die inneren Planeten, einschließlich der Erde, verschlucken.
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Endlich driften die äußeren Schichten dieser verstorbenen Sterne ab und hinterlassen abkühlende Sternkerne als kosmische Glut von der Größe der Erde, die als Weiße Zwerge bezeichnet werden.
Eine Illustration, die die Entwicklung des Supernova-Überbleibsels SNR 1181 zeigt (Bildnachweis: T.Ko)
Während die Sonne ein einsames Dasein fristet, befinden sich schätzungsweise 50 % der Sterne mit vergleichbarer Masse in Doppelsternsystemen mit einem anderen Stern, der selbst zu einem dichten und kompakten Weißen Zwerg werden kann.
Wenn binäre Weiße Zwerge umeinander kreisen, senden sie winzige Wellen in Raum und Zeit aus, die als „Gravitationswellen“ bezeichnet werden, die einen Drehimpuls übertragen und die Weißen Zwerge dazu bringen, sich zusammenzuziehen. Konventionell geht man davon aus, dass diese Kollision beide Weißen Zwerge zerstört, aber bei seltenen Ereignissen, den Supernovae vom Typ Iax, bleibt ein einzelner, sich schnell drehender Weißer Zwerg zurück.
Diese neuen Forschungsergebnisse legen nahe, dass SNR 1181 die Überreste einer solchen Supernova sind. Beobachtungen dieses Überrests haben auch gezeigt, dass SNR 1181 aus verschiedenen äußeren und inneren Schockregionen zu bestehen scheint. Ko und seine Kollegen analysierten die Röntgendaten von SNR 1181, um ein Computermodell zu erstellen, das die Beobachtungen erklärt und die Entwicklung der Struktur des Ereignisses nachstellt. So wollten sie beispielsweise verstehen, warum die kollidierenden toten Sterne einen Weißen Zwerg als Tochter hinterlassen haben.
Ein Diagramm, das die beiden Schockregionen des Überrests SNR 1181 zeigt. Das helle Weiß in der Mitte ist der Weiße Zwerg. (Bildnachweis: T. Ko, H. Suzuki, K. Kashiyama et al./ The Astrophysical Journal (2024))
Kurz nach seiner Entstehung als Weißer Zwerg hätte das Objekt einen schnellen Partikelstrom ausstoßen müssen, der als „stellarer Wind“ bezeichnet wird. Doch das Team entdeckte etwas, das ihren Erwartungen widersprach.
„Wenn der Wind sofort nach der Entstehung von SNR 1181 eingesetzt hätte, könnten wir die beobachtete Größe der inneren Schockregion nicht reproduzieren“, erklärte Ko. „Indem wir den Zeitpunkt des Beginns des Windes als variabel betrachteten, gelang es uns jedoch, alle beobachteten Merkmale von SNR 1181 genau zu erklären und die mysteriösen Eigenschaften dieses Hochgeschwindigkeitswindes zu enträtseln. Wir waren auch in der Lage, die zeitliche Entwicklung der einzelnen Schockregionen mit Hilfe numerischer Berechnungen zu verfolgen.“
Noch überraschender für das Team war die Erkenntnis, dass der Sternwind dieses durch Zusammenstöße entstandenen Weißen Zwerges erst vor kurzem begonnen zu haben scheint, vielleicht sogar erst vor zwei Jahrzehnten.
Dieser Befund könnte bedeuten, dass im Inneren des Weißen Zwerges noch immer eine Form der Kernfusion stattfindet, die ihn dazu veranlasst hat, erneut zu „brennen“. Dies könnte das Ergebnis einer Supernova vom Typ Iax sein, die von den Kämpfern auf der Erde gesehen wurde, als sie während des Genpei-Krieges um die Kontrolle über Japan kämpften. Der Krieg, der 1180 begann und fünf Jahre später endete, wurde von den Klans der Taira und Minamoto geführt. Er führte zum Sturz der Taira und zur Errichtung des Kamakura-Shogunats.
Das Team, das hinter diesen Erkenntnissen steht, wird nun versuchen, die Ergebnisse durch weitere Beobachtungen von SNR 1181 mit dem Very Large Array (VLA) Radioteleskop in New Mexico und dem 8,2-Meter-Subaru-Teleskop auf dem Gipfel des Maunakea auf Hawaii zu bestätigen.
„Die Möglichkeit, das Alter von Supernova-Überresten oder die Helligkeit zum Zeitpunkt ihrer Explosion aus archäologischer Sicht zu bestimmen, ist ein seltener und unschätzbarer Gewinn für die moderne Astronomie“, sagte Ko. „Eine solche interdisziplinäre Forschung ist aufregend und unterstreicht das immense Potenzial für die Kombination verschiedener Bereiche, um neue Dimensionen astronomischer Phänomene aufzudecken“, so Ko. Die Forschungsergebnisse werden am 5. Juli in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht.
