5. Juli 2023:  JWST lokalisiert Staubreservoirs in zwei Supernovae

Forscher, die das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA nutzen, haben große Fortschritte bei der Bestätigung der Staubquelle in frühen Galaxien gemacht.
Beobachtungen von zwei Supernovae vom Typ II, Supernova 2004et (SN 2004et) und Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), haben große Mengen Staub im
Auswurf jedes dieser Objekte entdeckt.
Die von Forschern gefundene Masse stützt die Theorie, dass Supernovae eine Schlüsselrolle bei der Staubversorgung des frühen Universums spielten.



Bild: NASA

Dieses Bild von NGC 6946, das zwei Supernovae, SN 2004et und SN 2017eaw, von Webbs MIRI (Mid-Infrared Camera) hervorhebt, zeigt Kompasspfeile,
Maßstabsleiste und Farbschlüssel als Referenz. Die Nord- und Ost-Kompasspfeile zeigen die Ausrichtung des Bildes am Himmel.
Der Maßstabsbalken ist mit 2.600 Lichtjahren beschriftet. Dieses Bild zeigt unsichtbare Lichtwellenlängen im mittleren Infrarotbereich,
die in Farben des sichtbaren Lichts übersetzt wurden. Der Farbschlüssel zeigt, welche MIRI-Filter beim Sammeln des Lichts verwendet wurden.
Die Farbe jedes Filternamens ist die Farbe des sichtbaren Lichts, die zur Darstellung des Infrarotlichts verwendet wird, das diesen Filter passiert.
In diesen Bildern wurden Blau, Grün und Rot den MIRI-Daten von Webb bei 10 zugewiesen; 11,3, 12,8 und 15,0;
und 18 und 21 Mikrometer (F1000W; F1130W, F1280W und F1500W bzw. F1800W und F2100W).


Bilder des James Webb-Weltraumteleskops der NASA zeigen große Mengen Staub in Supernova 2004et und Supernova 2017eaw.
Diese Supernovae befinden sich in der Spiralgalaxie NGC 6946, 22 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.
Die sechseckige Form von SN 2004et in Webbs Bild ist ein Artefakt der Spiegel und Streben des Teleskops,
wenn das helle Licht einer Punktquelle beobachtet wird, interagiert das Licht mit den scharfen Kanten des Teleskops und erzeugt Beugungsspitzen.
In diesen Bildern wurden Blau, Grün und Rot den MIRI-Daten von Webb bei 10 zugeordnet; 11,3, 12,8 und 15,0;
und 18 und 21 Mikrometer (F1000W; F1130, F1280W und F1500; bzw. F1800W und F2100W).

Staub ist ein Baustein für viele Dinge in unserem Universum, insbesondere für Planeten. Während sich Staub sterbender Sterne im Weltraum ausbreitet,
enthält er wesentliche Elemente, die zur Geburt der nächsten Generation von Sternen und ihren Planeten beitragen.
Woher dieser Staub kommt, gibt Astronomen seit Jahrzehnten Rätsel auf.
Eine bedeutende Quelle für kosmischen Staub könnten Supernovae sein, nachdem der sterbende Stern explodiert,
dehnt sich sein übrig gebliebenes Gas aus und kühlt ab, um Staub zu erzeugen.

„Bislang gab es nur wenige direkte Beweise für dieses Phänomen, und unsere Möglichkeiten erlaubten es uns bisher nur,
die Staubpopulation in einer relativ nahen Supernova zu untersuchen, zB. Supernova 1987A, 170.000 Lichtjahre von der Erde entfernt“,
sagte Hauptautorin Melissa Shahbandeh der Johns Hopkins University und des Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.
„Wenn das Gas so weit abkühlt, dass sich Staub bildet, ist dieser Staub nur bei Wellenlängen im mittleren Infrarot nachweisbar,
vorausgesetzt, man verfügt über eine ausreichende Empfindlichkeit.“

Für Supernovae, die weiter entfernt sind als SN 1987A, wie SN 2004et und SN 2017eaw, beide in NGC 6946, etwa 22 Millionen Lichtjahre entfernt,
kann diese Kombination aus Wellenlängenabdeckung und hervorragender Empfindlichkeit nur mit Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument) erreicht werden.


Bild: NASA

Dieses Bild vom Kitt Peak National Observatory von NGC 6496 kontextualisiert die Standorte von Supernova 2004et und Supernova 2017eaw innerhalb der Galaxie.
Wissenschaftler, die das MIRI (Mid-Infrared Instrument) des James Webb-Weltraumteleskops der NASA nutzten,
fanden große Mengen Staub in zwei Supernovae vom Typ II, Supernova 2004et (SN 2004et) und Supernova 2017eaw (SN 2017eaw),
die sich spiralförmig 22 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt befinden Galaxie NGC 6946.
Die großen Staubmengen, die mithilfe von MIRI in diesen Supernovae gefunden wurden, belegen,
dass Supernovae eine Schlüsselrolle bei der Staubversorgung des frühen Universums spielten.


Beobachtungen haben Astronomen gezeigt, dass junge, entfernte Galaxien voller Staub sind, aber diese Galaxien sind nicht alt genug,
als dass Sterne mittlerer Masse wie die Sonne mit ihrem Alter den Staub liefern könnten. Massereichere,
kurzlebigere Sterne könnten früh genug und in ausreichend großer Zahl gestorben sein, um so viel Staub zu erzeugen.

Während Astronomen bestätigt haben, dass Supernovae Staub produzieren, bleibt die Frage bestehen,
wie viel von diesem Staub die inneren Erschütterungen überstehen kann, die nach der Explosion nachhallen.
Der Anblick dieser Staubmenge in diesem Stadium der Lebensdauer von SN 2004et und SN 2017eaw deutet darauf hin,
dass Staub die Schockwelle überleben kann – ein Beweis dafür, dass Supernovae tatsächlich wichtige Staubfabriken sind.

Forscher stellen außerdem fest, dass die aktuellen Schätzungen der Masse möglicherweise nur die Spitze des Eisbergs sind.
Während Webb es Forschern ermöglicht hat, Staub zu messen, der kühler ist als je zuvor, könnte es unentdeckten, kälteren Staub geben,
der noch weiter in das elektromagnetische Spektrum hineinstrahlt, das von den äußersten Staubschichten verdeckt bleibt.

Die Forscher betonten, dass die neuen Erkenntnisse auch nur ein Hinweis auf neu entdeckte Forschungsmöglichkeiten zu Supernovae
und ihrer Staubproduktion mithilfe von Webb seien und was uns dies über die Sterne sagen könne, von denen sie stammten.

„Es besteht eine wachsende Spannung, zu verstehen, was dieser Staub auch über den Kern des explodierten Sterns bedeutet“, sagte Fox
„Nachdem ich mir diese besonderen Ergebnisse angesehen habe, denke ich, dass unsere Forscherkollegen über innovative Wege nachdenken werden,
wie sie in Zukunft mit diesen staubigen Supernovae arbeiten können.“

SN 2004et und SN2017eaw sind die ersten von fünf Zielen, die in diesem Programm enthalten sind.
Die Beobachtungen wurden im Rahmen des Webb General Observer-Programms 2666 abgeschlossen.
Das Papier wurde am 5. Juli in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht.