Galaxien können bemerkenswert staubige Orte sein, und die Astronomen gehen davon aus, dass insbesondere im frühen Universum Supernovae die Hauptquelle für diesen Staub sind. Jedoch war die Beweislage für die Staubproduktionsfähigkeiten von Supernovae bisher eher dünn und konnte die große Menge an Staub, die in jungen Galaxien beobachtet wird, nicht erklären. Die neuen Beobachtungen von ALMA ändern dies nun.

"Wir haben eine bemerkenswert große Staubmasse gefunden, die in der zentralen Region der Ausflüsse einer relativ jungen und nahen Supernova konzentriert ist", erläutert Remy Indebetouw, Astronom vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) und an der University of Virginia, beide in Charlottesville in den USA. "Damit sind wir erstmalig in der Lage, wirklich abzubilden, wo der Staub entsteht. Für das Verständnis der Entwicklung von Galaxien ist das enorm wichtig."

Ein internationales Team von Astronomen hat mit ALMA die glimmenden Überreste der Supernova 1987A beobachtet, die in der Großen Magellanschen Wolke stattgefunden hat, einer etwa 160 000 Lichtjahre entfernten Zwerggalaxie im Umlauf um unsere Milchstraße. SN 1987A ist die am nächsten gelegene beobachtete Supernova-Explosion seit Johannes Keplers Beobachtung der Supernova innerhalb der Milchstraße im Jahr 1604.

Astronomen hatten vorhergesagt, dass sich große Mengen an Staub bilden würden, während das Gas nach der Explosion abkühlt, da sich Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Siliziumatome in den kühlen Zentralregionen des Überrests zusammenklumpen würden. Allerdings wurden bei früheren Beobachtungen von SN 1987A mit Infrarotteleskopen während der ersten 500 Tage nach der Explosion nur geringe Mengen heißen Staubs gefunden.

Mit ALMAs beispielloser Auflösung und Empfindlichkeit war das Wissenschaftlerteam in der Lage, Aufnahmen des viel häufigeren kalten Staubs zu machen, der im Millimeter- und Submillimeterbereich hell leuchtet. Die Astronomen schätzen, dass der Überrest nun etwa ein Viertel Sonnenmasse in Form von neu entstandenem Staub enthält. Sie stellten außerdem fest, dass erhebliche Mengen an Kohlenstoffmonoxid und Siliziummonoxid entstanden sind.

"SN 1987A ist insofern besonders, als dass sie sich nicht mit ihrer Umgebung vermischt hat. Somit ist das, was wir dort sehen, auch dort entstanden", ergänzt Indebetouw. "Die neuen Ergebnisse von ALMA, welche die ersten ihrer Art sind, zeigen einen Supernova-Überrest, der voll von Material ist, das einige Jahrzehnte zuvor noch nicht existiert hat." Supernovae können Staubkörner jedoch sowohl bilden als auch zerstören.

Als die Stoßwelle der ursprünglichen Explosion in den Weltraum hinauslief, entstanden dadurch hell leuchtende Ringe aus Material, die in den früheren Aufnahmen mit dem Weltraumteleskop Hubble von NASA und ESA zu sehen sind. Nach dem Auftreffen auf diese Gashülle, die vom vorhergehenden roten Riesenstern an seinem Lebensende abgestoßen wurde, prallte ein Teil dieser mächtigen Explosion zum Zentrum des Überrests zurück. "Irgendwann wird diese reflektierte Stoßwelle auf die aufgebauschten Klumpen aus frisch hergestelltem Staub prallen", prognostiziert Indebetouw. "Wahrscheinlich wird dabei ein Teil des Staubs auseinandergesprengt werden. Es ist schwer vorherzusagen wie viel – vielleicht nur wenig, möglicherweise die Hälfte oder gar zwei Drittel." Wenn ein großer Teil übrigbleibt und es in den interstellaren Raum schafft, könnte das die großen Mengen Staubs erklären, die Astronomen im frühen Universum beobachten.

"Sehr junge Galaxien sind unglaublich staubig, und dieser Staub spielt dann später eine große Rolle in ihrer Entwicklung", erläutert Mikako Matsuura vom University College London in Großbritannien. "Heute wissen wir, dass Staub auf verschiedenen Wegen gebildet werden kann, aber im frühen Universum muss der Großteil von Supernovae stammen. Wir haben endlich direkte Hinweise gefunden, die diese Theorie stützen."

ESO / Red.