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Supernovaüberrest von 1181 besteht aus Ketten kleiner Gasknoten
Der ungewöhnliche Supernovaüberrest Pa 30 sieht auf älteren Aufnahmen wie ein kosmisches Feuerwerk aus. Neue hochauflösende Beobachtungen zeigen nun, dass seine radialen Filamente aus ganzen Ketten kleiner Gasknoten bestehen. Die Struktur liefert neue Hinweise darauf, wie sich das Material nach der seltenen Sternexplosion ausgebreitet und verändert hat.
Klosterneuburg (Österreich). Im Jahr 1181 beschrieben Beobachter in Ostasien und im arabischen Raum einen neuen hellen Stern am Himmel, der monatelang sichtbar blieb. Heute gilt der Nebel Pa 30 als wahrscheinlichster Überrest dieser historischen Supernova. Ein früheres 3D-Modell des Nebels hatte bereits gezeigt, dass sich seine auffälligen Filamente nahezu ungebremst vom Explosionszentrum wegbewegen.
Pa 30 ist zudem außergewöhnlich, weil im Zentrum ein sehr heißer Stern überlebt hat. Solche unvollständigen thermonuklearen Explosionen werden dem seltenen Typ Iax zugerechnet. Wie die langen, radialen Fäden des Nebels entstanden sind und welche Prozesse ihre Form bestimmen, war bislang jedoch nur unzureichend geklärt.
Ein internationales Astronomenteam hat Pa 30 deshalb mit dem Gemini-North-Teleskop auf Hawaiʻi erneut untersucht. Mit dem Gemini Multi-Object Spectrograph nahm das Team den Nebel insgesamt 6,9 Stunden lang durch schmale Filter für ionisierten Schwefel und zweifach ionisierten Sauerstoff auf. Dadurch konnten deutlich feinere Strukturen sichtbar gemacht werden als auf früheren Bildern.
Die neuen Schwefel-Aufnahmen zeigen mindestens rund zehnmal so viele Filamente wie bisher erkannt. Zugleich lösen sich die scheinbar glatten Strahlen in Ketten kleiner Verdichtungen auf. Die Knoten sind im Mittel etwa 0,6 Bogensekunden groß und entsprechen bei der angenommenen Entfernung von Pa 30 einer charakteristischen Ausdehnung von ungefähr 10 hoch 16 Zentimetern.
„Der Bereich unseres Sonnensystems, in dem sich die Planeten befinden, würde mit reichlich Platz etwa zehnmal in jeden Knoten passen“, sagt Ilaria Caiazzo vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA).
Auch die Sauerstoff-Emission folgt denselben Filamenten. Damit bestätigt die neue Beobachtung erstmals, dass die zuvor diffuser wirkende Sauerstoffstrahlung räumlich mit den schwefelreichen Strukturen zusammenfällt. Für eine genaue Analyse der Unterschiede zwischen beiden Emissionslinien reichen die aktuellen Sauerstoffdaten allerdings noch nicht aus.
Die annähernd regelmäßigen Knoten stellen Modelle für die Entwicklung des Nebels vor neue Anforderungen. Denkbar ist, dass Instabilitäten in stark abkühlendem Gas die Verdichtungen erzeugten. Auch Scherströmungen zwischen dichterem Auswurfmaterial und seiner Umgebung könnten eine Rolle spielen. Die Studie legt sich dabei nicht auf einen einzelnen Mechanismus fest, sondern zeigt, welche Modelle die beobachtete Struktur künftig erklären müssen.
„Diese Nähe macht Pa 30 für die Forschung besonders wertvoll“, sagt Caiazzo.
Gegen eine einfache Erklärung durch den heutigen starken Sternwind spricht nach Ansicht der Autoren, dass sich die Filamente nahezu ballistisch bewegen. Ihr Abstand vom Zentrum passt weiterhin zu einer Entstehung während der historischen Explosion. Die neu entdeckten Knoten könnten deshalb Informationen über frühe Wechselwirkungen des Auswurfmaterials mit seiner Umgebung bewahrt haben.