Wenn ein massereicher Stern das Ende seiner Lebensdauer erreicht, kann er als Supernova explodieren. Wie schnell läuft dieser Prozess ab?
Unsere Sonne wird in Milliarden von Jahren einen langsamen, traurigen Tod sterben, wenn ihr der magische Sonnensaft ausgeht. Sicher, es wird für eine Weile ein dramatischer roter Riese sein, aber dann wird er sich als weißer Zwerg niederlassen. Bauen Sie einen Lattenzaun, entspannen Sie auf der Veranda bei einer erfrischenden Sonnenlimonade. Driftet sanft in seine Dämmerungsjahre und kühlt langsam ab, bis es die Hintergrundtemperatur des Universums erreicht.
Wenn unsere Sonne weniger Masse hätte, würde sie ein noch langsameres Schicksal erleiden. Es überrascht also nicht, wenn es mehr Masse hätte, würde es schneller sterben. Tatsächlich werden Sterne mit der mehrfachen Masse unserer Sonne als Supernova sterben und augenblicklich explodieren. Im Guide to Space sprechen wir oft über Dinge, die Milliarden von Jahren brauchen. Wie wäre es also mit einer Supernova? Habt ihr eine Vermutung, wie schnell das geht?
Es gibt tatsächlich mehrere verschiedene Arten von Supernovae, und sie haben unterschiedliche Mechanismen und unterschiedliche Dauern. Aber ich werde mich auf eine Kernkollaps-Supernova konzentrieren, die „normale bleifreie“ Supernova. Sterne mit der 8- bis etwa 50-fachen Masse der Sonne verbrauchen den Wasserstoff-Brennstoff in ihren Kernen schnell, in wenigen kurzen Millionen Jahren.
Genau wie unsere Sonne wandeln sie Wasserstoff durch Fusion in Helium um und setzen dabei enorme Energiemengen frei, die gegen die Schwerkraft des Sterns drücken und versuchen, in sich zusammenzubrechen. Sobald dem massereichen Stern in seinem Kern der Wasserstoff ausgeht, wechselt er zu Helium, dann zu Kohlenstoff, dann zu Neon, bis er das Periodensystem der Elemente hinauf bis zum Eisen erreicht. Das Problem ist, dass Eisen durch den Fusionsprozess keine Energie erzeugt, sodass die Masse des Sterns durch nichts davon abgehalten wird, nach innen zu kollabieren.
… und Boom, Supernova.
Die Außenkanten des Kerns kollabieren mit 70.000 Metern pro Sekunde, etwa 23 % der Lichtgeschwindigkeit, nach innen. In nur einer Viertelsekunde prallt einfallendes Material vom Eisenkern des Sterns ab und erzeugt eine Stoßwelle aus Materie, die sich nach außen ausbreitet. Es kann einige Stunden dauern, bis diese Stoßwelle die Oberfläche erreicht.
SN 1987A, ein Beispiel für eine Typ II-P Supernova
Wenn die Welle durchläuft, erzeugt sie exotische neue Elemente, die der ursprüngliche Stern in seinem Kern niemals bilden könnte. Und hier werden wir alle reich. Alles Gold, Silber, Platin, Uran und alles, was höher als Eisen im Periodensystem der Elemente ist, wird hier hergestellt. Eine Supernova wird dann einige Monate brauchen, um ihren hellsten Punkt zu erreichen und möglicherweise so viel Energie freizusetzen wie der Rest ihrer Galaxie zusammen.
Supernova 1987A, benannt nach der Aufnahme der ersten Frau in die Rock and Roll Hall of Fame, der erstaunlichen Aretha Franklin. Nun, eigentlich stimmt das nicht, es war die erste Supernova, die wir 1987 gesehen haben. Aber wir sollten Supernovae wirklich nach solchen Dingen benennen. Trotzdem ging 1987A relativ nah los und brauchte 85 Tage, um seine maximale Helligkeit zu erreichen. In den nächsten 2 Jahren langsam rückläufig. Leistungsstarke Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop können auch Jahrzehnte später die Ausbreitung der Stoßwelle im Weltraum beobachten.
Entwicklung einer Typ-Ia-Supernova. Bildnachweis: NASA/CXC/M. Weiss
Unsere Kernkollaps-Supernova mit „regulärem Geschmack“ ist nur eine Art explodierender Sterne. Die Supernovae vom Typ 1a entstehen, wenn ein Weißer Zwerg wie ein riesiger parasitärer Zwilling Materie von einem binären Partner absaugt, bis er die 1,4-fache Masse der Sonne erreicht und dann explodiert. In nur wenigen Tagen erreichen diese Supernovae ihren Höhepunkt und verblassen viel schneller als unsere Kern-Kollaps-Freunde.
Wie lange dauert es also, bis eine Supernova explodiert? Ein paar Millionen Jahre, bis der Stern stirbt, weniger als eine Viertelsekunde, bis sein Kern zusammenbricht, ein paar Stunden, bis die Stoßwelle die Oberfläche des Sterns erreicht, ein paar Monate, um sich aufzuhellen, und dann nur noch wenige Jahre, um zu verblassen ein Weg.
Welchen Stern würdest du gerne explodieren lassen? Sag es uns in den Kommentaren unten.
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