Rätsel des Sternenstaubs gelöst

Staubige Explosion: Astronomen haben erstmals die Bildung von Staub bei einer Supernova in Echtzeit beobachtet. Dadurch konnten sie die bisher rätselhafte Bildung dieses kosmischen Staubes aufklären. Demnach entsteht er in einem zweistufigen Prozess, der kurz nach der Explosion beginnt, aber noch Jahre lang andauert, so die Forscher im Fachmagazin „Nature“.

Wir alle bestehen aus Sternenstaub, aus Elementen, die als Staub und Gas in den Galaxien umherschweben und das Baumaterial für neue Himmelskörper bilden. Schon länger vermuteten Astronomen, dass dieser Staub bei der Explosion von Sternen entsteht. Doch wie dies genau geschieht und wie die Staubkörner in der rauen Umgebung einer Galaxie mit aktiver Sternentstehung ihre Zerstörung umgehen, blieb bisher unklar.

Auf frischer Tat ertappt

Nun lüften Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO am Paranal-Observatorium im Norden Chile zum ersten Mal den Schleier. Ein internationales Forscherteam um Christa Gall von der Universität Aarhus in Dänemark untersuchte dafür eine Supernova, die sich im Jahr 2010 in einer 160 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie ereignete. Die Astronomen beobachteten den SN2010jl getauften Überrest dieser Explosion im Laufe der Monate und ersten Jahre im sichtbaren und infraroten Spektralbereich mit dem X-Shooter Spektrografen.

„Indem wir die Daten der Beobachtungen kombinierten, konnten wir die erste Messung der Absorption verschiedener Wellenlängen im Staub um eine Supernova machen“, erklärt Gall. „Dadurch konnten wir mehr über diesen Staub herausfinden, als uns bisher möglich war.“ So war es möglich, nicht auch die verschiedenen Größen der Staubkörner und ihre Bildung genauer zu erkunden.

Die hell aufleuchtende Supernova SN2010jl in ihrer Galaxie © NASA/CXC/ Royal Military College of Canada/ P.Chandra et al); NASA/STScI

Große Körner in zwei Schritten

Wie sich zeigte, bilden sich Staubkörner, die mehr als ein tausendstel Millimeter groß sind, relativ schnell im dichten Material um den Stern. Damit sind sie für kosmische Staubteilchen überraschend groß. Das aber macht sie resistent gegen eine Zerstörung durch galaktische Prozesse. „Unser Nachweis großer Staubkörner kurz nach der Supernova bedeutet, dass es einen schnellen und effizienten Weg geben muss, sie zu bilden“, ergänzt Koautor Jens Hjorth von der Universität Kopenhagen. „Wir verstehen aber noch nicht genau, wie das eigentlich passiert.“

Eine auf ihren Beobachtungen basierende Theorie haben die Astronomen jedoch bereits. Demnach läuft die Staubbildung in zwei Schritten ab: Im ersten Schritt stößt der Stern Material in seine Umgebung ab, kurz bevor er explodiert. Kommt dann die Schockwelle der Supernova und dehnt sich aus, entsteht dahinter eine kühle und dichte Hülle aus Gas. Genau die Art von Umgebung, in der aus dem zuvor abgegebenen Material Staubkörner kondensieren und wachsen können. In einem zweiten Schritt, einige hundert Tage nach der Supernova, kommt dann auch Material hinzu, dass bei der Explosion selbst ausgeschleudert wurde. Jetzt findet ein beschleunigter Prozess der Staubbildung statt.

„In letzter Zeit haben Astronomen viel Staub in den Überresten von Supernovae gefunden, die nach der Explosion entstanden sind. Allerdings haben sie auch Beweise für kleine Mengen von Staub gefunden, die tatsächlich in der Supernova selbst entstanden sind. Die neuen Beobachtungen erklären, wie dieser scheinbare Widerspruch gelöst werden kann“, schließt Christa Gall. (Nature, 2014; doi: 10.1038/nature13558)

(ESO, 10.07.2014 – NPO)