Wissenschaftler aus aller Welt diskutieren in Garching über Supernovae

Vom 29. bis 31. Juli 2002 fand auf dem Forschungsgelände in Garching eine internationale Konferenz zum Thema ``Physik der Supernovae'' statt. Die mehr als 100 Teilnehmer stellten ihre Forschung rund um die energiereichsten Explosionen des Universums in Vorträgen und Postern vor.

Supernovae sind astronomische Ereignisse, die über einen Zeitraum von wenigen Wochen fast so hell leuchten wie eine ganze Galaxie. Man erklärt sie mit der Explosion von Sternen, die entweder am Ende ihres Lebens unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenfallen und dabei einen Teil ihrer Masse in einer gewaltigen Stosswelle abstossen (sog. Kollaps-Supernovae, spektroskopisch in Supernova-Typen II und Ib,c eingeteilt) oder solche, die nach einer langen Phase der Abkühlung bei sehr hoher Dichte erneut Kernfusion zünden und innerhalb weniger Sekunden verbrennen (sog. thermonukleare Supernovae bzw. Supernovae vom Typ Ia).

Die Konferenz begann mit Vorträgen zu den möglichen Vorläufersternen beider Klassen. Die Vorläufer der Kollaps-Supernovae sind massive Sterne mit mehr als der zehnfachen Masse der Sonne, deren Entwicklung stark von ihrer ursprünglichen chemischen Zusammensetzung abhängen kann. Daraus lassen sich Vorhersagen machen, wie sich die Eigenschaften und Häufigkeiten dieser Ereignisse im Laufe der Entwicklung des Universums verändern. Thermonukleare Supernovae entstehen dagegen nach unserem derzeitigen Verständnis durch den Transfer von Masse auf einen Weissen Zwergstern in einem Doppelsternsystem. Auch hier kann die Metallhäufigkeit des Systems einen Einfluss auf die Massen-Transferrate haben, jedoch ist eine genau Berechnung des Effekts sehr schwierig. Die grosse Bedeutung, die Typ Ia Supernovae als kosmologische Standardkerzen erlangt haben, macht das Verständnis derartiger Abhängigkeiten vom kosmologischen Alter noch relevanter.

Am Nachmittag des ersten Konferenztages wurde der derzeitige Stand der theoretischen Modelle vorgestellt. Diese Arbeiten, die auch einen der Schwerpunkte des MPA bilden, benötigen enorme Rechenleistung auf Hochleistungscomputern, um die letzten Sekunden eines explodierenden Sterns nachzubilden. Im Fall der Kollaps-Supernovae ist es besonders wichtig, die Wechselwirkung der Neutrinos, die im Innern des kollabierenden Sterns entstehen, mit der Sternmaterie weiter aussen korrekt zu modellieren. Hier gab es im vergangenen Jahr entscheidende Fortschritte, aber noch ist unklar, ob sie zur vollständigen Erklärung der Explosion ausreichen. Auch in bei Modellierung thermonuklearer Supernovae wurden Fortschritte berichtet; hierzu werden am MPA zur Zeit dreidimensionale Simulationen explodierender Weisser Zwerge durchgeführt.

Der zweite Tag stand im Zeichen der Beobachtungen. Supernovae werden allen verfügbaren Spektralbereichen, vom infraroten bis zum ultravioletten Licht, und in zunehmend engeren Zeitabständen beobachtet. In den Vorträgen wurden sowohl die Gemeinsamkeiten und Korrelationen innerhalb der Supernova-Klassen, als auch die zum Teil überraschenden Unterschiede im Detail hervorgehoben. Auch auf die Herausforderungen bei den geplanten Supernova-Suchen in grossen kosmologischen Entfernungen wurde hingewiesen.

Eines der Themen des dritten Tages war der Einfluss von Supernovae auf die chemische Entwicklung der Galaxien. Statistische Modelle können hier mit Beobachtungen der Spektren extrem metallarmer Sterne, die Hinweise auf die allerersten Supernovae enthalten, und mit Einschlüssen in Meteoriten aus der Frühzeit des Sonnensystems verglichen werden. Zum Abschluss der Konferenz wurden die wohl eindrucksvollsten Explosionen des Universums, die sog. Gammastrahlen-Blitze, diskutiert. Eines der erfolgversprechensten Modelle hierfür trägt den noch umstrittenen Namen ``Hypernova'' und sieht in mancher Hinsicht aus wie eine ungewöhnliche Typ Ib,c Supernova. Ihm liegt ein Massestrom (Jet) zugrunde, der mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aus der Umgebung eines neu entstandenden schwarzen Lochs durch die Hülle eines kollabierenden Sterns strömt und seine kinetische Energie später in Gammastrahlung verwandelt. Es wurde beschrieben, wie die Beobachtungen eines solchen Ereignisses, je nach Ausrichtung des Jets zum Beobachter, aussehen könnten. Es gibt Indizien, dass solche Phänomene bereits beobachtet wurden.

Jens Niemeyer