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DIE SUPERNOVA 1054 UND WAS VON IHR ÜBRIG BLIEB Wolfgang Krispler / Alexander Krombacher Wals | 29.05.2015
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WAS EUCH HEUTE ERWARTET…
1.
Supernovae
2.
Neutronensterne Pulsare
3.
Der Krebsnebel
4.
Untersuchungen zum Krebsnebel
3
SUPERNOVAE 4
ES WAR EINMAL VOR LANGER ZEIT... …in China am 4. Juli 1054 - 5 unabhängige Berichte fernöstlicher Astronomen über „Gaststern“ - „10 mal heller als die Venus“ (Mag -6) und 23 Tage am Taghimmel sichtbar - insgesamt 633 Tage mit dem blossen Auge beobachtbar
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…ABER AUCH IN ANDEREN REGIONEN DER ERDE -
-
Piktogramme der Anasazi- und der Mimbres-Indianer deuten auf die Supernova hin
Arabischer Raum „neuer Stern“ für das Jahr 446 des arabischen Kalenders (12. April 1054 bis 1. April 1055) Flandern (11. April 1054 als helle Scheibe am Nachmittag) Irland (24. April 1054 als glühende Säule) Rom (Ende April 1054 als heller Stern) Armenien (14. Mai 1054 als Stern) Italien (Ende Mai 1054 als sehr heller Stern, Datum unsicher) Konstantinopel (1055 als Stern) 6
WAS IST EINE SUPERNOVA Stella Nova
Eine Supernova (Plural Supernovæ, eingedeutscht Supernovae oder Supernovä) ist das kurzzeitige, helle Aufleuchten eines Sterns am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion, bei der der ursprüngliche Stern selbst vernichtet wird.
Die Leuchtkraft des Sterns nimmt dabei millionen- bis milliardenfach zu, er wird für kurze Zeit so hell wie eine ganze Galaxie. Der Begriff der Nova leitet sich ab von dem lateinischen Ausdruck „stella nova“ (neuer Stern).
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BEDEUTENDE SUPERNOVAE So hell wie eine ganze Galaxie
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HELLIGKEITSKURVE EINER SUPERNOVA Lichtkurve von 1987A • • • •
Entdeckung: 24.2.1987 Entfernung: 150.000 Lichtjahre Helligkeit: 3 mag Typ 2P
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HELLIGKEITSKURVE EINER SUPERNOVA Lichtkurve von SN2014J • • • •
Entdeckung: 21.1.2014 Entfernung: 11,5 Mio Lichtjahre Helligkeit: 10,5 mag Typ 1A
Bildrecht: Wendelsteinobservatorium – TU MUC
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SN2014 IN M82 Eine Supernova für Hobbyastronomen M82 am 30.12.2013
M82 am 03.02.2014
Aufnahme: Alex Krombacher. Canon 600D ; 3200 ISO ; 200mm Canon Tele bei F5,6
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BEDEUTUNG VON SUPERNOVAE Thermonukleare Supernovae als astronomische Glühbirnen
• Standardkerzen - Entfernungsmessung • Gasmischer – Entstehung und Entwicklung von Galaxien • Verdichtung von interstellarem Gas - Neue Sterne entstehen • Geburtsort von Neutronensternen und schwarzen Löchern • Exotische Teilchen die im Labor nicht existieren
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WIE ENDEN STERNE? Vorrangig abhängig von ihrer Masse....
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TYPEN VON SUPERNOVAE Die Supernova von 1054 war vom Typ II
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ABLAUF EINER SUPERNOVA Der Brennstoff ist aufgebraucht
• Der Stern im Gleichgewicht • Das nukleare Feuer erlischt • Druckreduktion durch Neutrinoverluste • Stellarer Kollaps (Implosion) • Protoneutronenstern
• Stosswelle > Implosion kehrt sich zur Explosion um • Neutronenstern 15
VORBOTEN EINER SUPERNOVA Neutrinos: Eine zentrale Rolle beim Sterben von Sternen
• Frühwarnsystem – Sichtbarkeit bereits Stunden vor visueller Sichtbarkeit • Neutronenstern oder schwarzes Loch • Welche Temperatur wurde erreicht
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WELCHER STERN EXPLODIERT ALS NÄCHSTES? Vielversprechende Kandidaten... •
Beteigeuze – Roter Überriese • Entfernung:640 LJ • Masse: 20 Sonnenmassen • Grösse: 663 Sonnenradien • Leuchtkraft: 55.000 Sonnen • Alter: 10 MIO Jahre • Explosion: 100.000 Jahre
•
Eta • • • • • •
Carinae – Blauer Entfernung: Masse: Grösse: Leuchtkraft: Alter: Explosion:
Überriese 7500 LJ 100 Sonnenmassen 80-180 Sonnenradien 4MIO Sonnen 3 MIO Jahre 100.000-1 MIO Jahre
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NEUTRONENSTERNE PULSARE 18
WAS IST EIN NEUTRONENSTERN? 1 Fingerhut wiegt soviel wie alle Menschen zusammen
• Astronomisches Objekt mit einer extrem hohen Dichte und einem typischen Durchmesser von etwa 20 km bei einer Masse von etwa 1,44 bis 3 Sonnenmassen.
• Endstadium eines Sternes mit 8-25 Sonnenmassen • Besteht aus Neutronen mit einer extremen Dichte 1011 kg/cm³. Ein Kubikzentimeter dieser Art hat in etwa die Masse eines Eiswürfels von 700m Kantenlänge.
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WAS IST EIN PULSAR? Schwindelfrei?
Ein Pulsar (Kunstwort aus engl. pulsating source of radio
emission „pulsierende Radioquelle“) ist ein
schnell
rotierender Neutronenstern. Die Symmetrieachse seines Magnetfelds weicht von der Rotationsachse ab, weshalb er Synchrotronstrahlung entlang der Dipolachse aussendet. Liegt die Erde im Strahlungsfeld, empfängt sie wie von einem Leuchtturm regelmäßig
wiederkehrende Signale.
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NEUTRONENSTERNE ENTDECKUNGSGESCHICHTE 1968 wurde der Pulsar in M1 entdeckt
• • • •
1931 Landau schlägt theoretisch die Existenz vor
• • • • • •
1967 Entdeckung des ersten Pulsars – Bell (PSRB1919+21) 1968 Entdeckung des Crab Pulsar
1932 Entdeckung des Neutrons durch- Jemas Chadwick 1934 Neutronensterne als Sternruine – Fritz Zwicky 1939 Theoretisches Modell eines Neutronensterns – Robert Oppenheimer
1990 1994 2004 2007
PSR PSR PSR PSR
1257+12 – Erster Neutronenstern mit Planeten J0108-1431 Erdnächster Neutronenstern (424 LJ) J1748-2446ad Schnellst rotierender Neutronenstern J0348-0432 Massenreichster Neutronenstern
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DER KREBSPULSAR PSRB0531+21 30 mal pro Sekunde um die eigene Achse
• • • • • •
Scheinbare Helligkeit: Masse: Oberflächentemperatur: Radius: Rotationsperiode: Alter:
16.5 1.4 Sonnenmassen 1.6 MIO K 10km 33ms 960 Jahre
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MESSIER 1 – DER KREBSNEBEL 23
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DER KREBSNEBEL Crab Nebula M1 oder NGC 1952
• • • • •
Sternbild: Scheinbare Helligkeit: Entfernung: Ausdehnung: Entdeckung:
Stier 8.5 6300 LJ 11*6 LJ 1731
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M1–DER KREBSNEBEL IM STERNBILD STIER Ca. 1.5° westlich von 𝞯 Taurus (2.95 scheinbare Helligkeit)
Bild: A. Krombacher
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UNTERSUCHUNGEN ZUM KREBSNEBEL 27
UNTERSUCHUNGEN ZUM KREBSNEBEL Wie alt ist der Krebsnebel?
Ziel:
Ermittlung des Alters des Krebsnebels
Mittel: • • •
Fotos von M1 von 1973 und 2000 (27 Jahre Abstand) Lineal Einige einfache Berechnungen
Methode: • Berechnung der Eigenbewegung von markanten NebelknotenRückschluß auf das Alter
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WANN FAND DIE SUPERNOVA STATT? Ausdehnung und Abstandsmessungen
•
Maßstab festlegen 1.77mm entspricht 1‘‘
•
10 markante Knoten in den Bildern festlegen
•
Abstand der Knoten zum zentralen Pulsar in beiden Bildern messen (Bsp. Knoten 1 1973: 84,6mm; 2000: 88 mm)
•
Wieviele Bogensekunden liegen zwischen 1973 und 2000? (Bsp: Knoten 1 6.02‘‘ in 27 Jahren)
•
Schlußrechnung lösen 6.02‘‘ => 27 Jahre 155.8‘‘ => x Jahre x => 708 Jahre
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M1 1973 UND 2000
Abstand Stern A-B: 385 Bogensekunden Pulsar PSR B0531+21
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DIE MESSERGEBNISSE IM DETAIL... führen uns 503 bis 922 Jahre in die Vergangenheit
Distance to ID Pulsar 1973 [mm]
Distance to Pulsar 1973
Distance to Pulsar 2000
Distance to Pulsar 2000
Delta
Angular velocity
Convergence age
[arcseconds]
[mm]
[arcseconds]
[arcseconds]
[arcseconds/year]
[years]
1
84,6
149,7
88,0
155,76
6,02
0,22
708
2
46,6
82,5
48,4
85,67
3,19
0,12
714
3
46,4
82,1
48,5
85,85
3,72
0,14
613
4
55,6
98,4
57,3
101,42
3,01
0,11
922
5
72,9
129,0
75,5
133,64
4,60
0,17
786
6
73,8
130,6
76,8
135,94
5,31
0,20
680
7
58,7
103,9
60,5
107,09
3,19
0,12
892
8
53,8
95,2
56,8
100,54
5,31
0,20
503
9
55
97,4
56,8
100,54
3,19
0,12
838
##
67,1
118,8
69,4
122,84
4,07
0,15
819
S1
51
90,3
51,1
90,45
0,18
0,01
n/a
S2
44,8
79,3
44,9
79,47
0,18
0,01
n/a
S3
65,8
116,5
66,0
116,82
0,35
0,01
n/a
S4
36,2
64,1
36,4
64,43
0,35
0,01
n/a
S5
64
113,3
64,2
113,63
0,35
0,01
n/a
Ergebniss:
Der Durchschnitt aller gemessenen Knoten liegt bei 727 Jahren
Die Explosion fand vor 727 Jahren, also im Jahr 1268 statt 31
DIE GRETCHENFRAGE... Wieso liegt das errechnete Jahr der Explosion von 1268 über 200 Jahre nach der überlieferten Supernova von 1054? • Der Krebsnebel ist nicht der Überrest der Supernova von 1054 • Die identifizierten Knoten von 2000 stimmen nicht mit denen von 1973 überein
Oder…. • Die Ausdehnungsgeschwindigkeit des Nebels ist nicht konstant Sie beschleunigt
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Fragen? Wir bedanken uns für Ihre Aufmerksamkeit! 33
