Das Wort Nova kommt von „nova stella“, dem lateinischen Wort für „neuer Stern“, dem Namen, den Tycho Brahe dem plötzlichen Erscheinen eines Lichts am Himmel im Jahr 1572 gab, wo vorher noch keines gesehen worden war.
Über Jahrhunderte hinweg wurde jedes plötzliche Erscheinen eines neuen Sterns am Himmel als Nova bezeichnet. Da wir mehr über die Entfernungen zu diesen Objekten und damit über ihre Eigenhelligkeiten gelernt haben, haben wir verschiedene Kategorien erstellt. Wir klassifizieren das Objekt, das Tycho sah, als Supernova und verwenden Nova, um etwas anderes zu bezeichnen. Supernovas sind nicht nur leicht hellere Versionen von Novas, sie sind das Ergebnis eines von zwei Prozessen, die sich jeweils von denen unterscheiden, die Novas verursachen. Darüber hinaus unterscheidet sich ihre Eigenhelligkeit um mehr als das 10.000-fache.
Beide Objektklassen und die neueren, Hypernovas und Kilonovas genannten Objekte zählen zu unseren besten Wegweisern zur Funktionsweise des Universums, daher ist es wichtig, die Natur jedes einzelnen zu verstehen.
Nova
Tycho starb sieben Jahre vor der Erfindung des Teleskops und konnte nicht wissen, dass diese „neuen Sterne“ überhaupt nicht neu waren, sondern Objekte, die zuvor zu schwach waren, um mit bloßem Auge erkannt zu werden, und deren Helligkeit plötzlich aufflammte.
Tatsächlich besteht jede Nova aus zwei Sternen, einer davon ist einweißer Zwerg, das heißt ein Stern, der seinen Lebenszyklus durchlaufen und sich soweit zusammengezogen hat, dass ein Objekt von der Größe der Erde eine ähnliche Masse wie die Sonne hätte.
Der andere Stern ist normalerweise ein Roter Riese – ein Stern, der so aufgebläht ist, dass seine Schwerkraft nur schwach auf seine äußeren Schichten wirkt. Die beiden sind in einer engen Umlaufbahn gefangen und nach und nach zieht der Weiße Zwerg Material von seinem Begleiter, das sich auf seiner Oberfläche ablagert.
Das Auftreffen auf der unglaublich heißen und dichten Oberfläche des Weißen Zwergs löst eine Fusion des neuen Materials aus und setzt die damit verbundene Energie in einem schnellen Ausbruch frei.
Einige Novas tun dies ziemlich regelmäßig, insbesondere wenn das Paar eine langgestreckte gemeinsame Umlaufbahn hat, die sie nur zu bestimmten Zeiten nahe genug bringt, damit der Massentransfer stattfinden kann. Die hellste von ihnen, T Coronae Borealis, wird voraussichtlicheine weitere Aufhellung erfahrennächstes Jahr oder übernächstes Jahr.
Supernova
Im Gegensatz zu den anderen hier beschriebenen Kategorien können Supernovas mehr als eine Ursache haben. Sie haben denselben Namen, weil sie ähnliche Helligkeiten erreichen, auch wenn ihre Wege dorthin unterschiedlich sind.
Supernovas wurden kategorisiert auf der Grundlage derElemente, die in ihrem Spektrum gefunden werdenbevor wir ihre Prozesse verstanden haben. Obwohl diese Unterscheidung in Typ I und Typ II erfolgt, wird der wichtigere Unterschied in den Prozessen, die sie einen Monat lang dazu bringen können, ihre gesamte Galaxie zu überstrahlen, nicht erfasst.
Supernovas vom Typ Ia ähneln Novas, da sie einen Weißen Zwerg und einen nahegelegenen Stern umfassen. Anstatt jedoch eine Explosion einer relativ geringen Menge an Material auszulösen, das vom Begleiter abgerissen wird, fängt der Weiße Zwerg so viel Masse ein, dass er die entscheidende Schwelle von 1,44 Sonnenmassen überschreitet.
Wenn ein Weißer Zwerg diese Masse überschreitet, die als Chandrasekhar-Grenze bekannt ist, explodiert das Ganze und setzt 1044 Joule frei. EinigeDebatte geht weiterob Supernovas vom Typ Ia normalerweise die Verschmelzung zweier weißer Zwerge darstellen, ein Prozess, der alsdoppelte EntartungDie konventionellere Ansicht ist, dass die meisten eher Novas ähneln, mit der Ausnahme, dass der Weiße Zwerg sehr nahe an der Chandrasekhar-Grenze lag, bevor er Material vom benachbarten Roten Riesen oder Hauptreihenstern zog.
Der andere Typ Supernova, der in der Vorstellung der Menschen häufiger vorkommt, aberweniger gesucht von Astronomen, umfasst die Typen Ib, Ic und alle Typen II. Dabei handelt es sich um Riesensterne, die am Ende ihres Lebens alle ihre leichteren Elemente verbrannt haben. Da sie nicht in der Lage sind, die nach außen gerichtete Kraft aufzubringen, um der Schwerkraft entgegenzuwirken, kollabieren die Kerne der Sterne, was zu einem enormen Temperaturanstieg führt, der einen Rückstoß erzeugt, enorme Mengen an Energie freisetzt und einexpandierende Materialwolke.
Hypernova
Man könnte argumentieren, dass eine Hypernova einfach eine große Supernova mit guter PR ist. Sie entstehen, wenn Sterne mit mehr als 30 Sonnenmassen einen Kernkollaps erleiden, ähnlich dem oben beschriebenen Prozess.
Während die meisten Kernkollaps-Supernovas jedoch ähnliche Lichtmengen wie Supernovas vom Typ Ia freisetzen, sind Hypernovas mindestens zehn- und manchmal sogar hundertmal heller. Daher der Hype.
Hypernovas werden auch in Verbindung gebracht mitlange Gammastrahlenausbrücheund die Schwarzen Löcher, die sie erzeugen, drehen sich vermutlich und emittieren Jets mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, wie kleine Versionen dersupermassive Schwarze Löcherim Herzen von Galaxien.
Während sich die anderen hier beschriebenen Kategorien deutlich voneinander unterscheiden, besteht weiterhin eine Debatte darüber, wo die Grenze zwischen Supernova und Hypernova gezogen werden sollte.
Kilonova
Kilonova ist auch ein neuer Begriff, der geprägt wurde, um etwas zu beschreibenzum ersten Mal gesehenim Jahr 2017. Bei Kilonovas handelt es sich um zwei Neutronensterne, die umeinander kreisen und deren Umlaufbahnen bis zu dem Punkt abfallen, an dem sie kollidieren. Dabei wird sowohl einGravitationswelleund elektromagnetische Strahlung, einschließlich Gammastrahlenausbrüchen.
Neutronensterne sind selten – sie existieren nur als Produkte von Kernkollaps-Supernovas von Sternen, die nicht groß genug sind, um zu schwarzen Löchern zu werden. Natürlich ist es noch seltener, wenn zwei von ihnen so nah beieinander sind, dass sie schließlich kollidieren. Erst seit wir in der Lage sind,Gravitationswellen erkennenin einem Umkreis von mehr als hundert Millionen Lichtjahren ist es uns gelungen, welche zu finden.
Dennoch liefern Kilonovas die überwiegende Mehrheit vieler schwerer Elemente im Universum. Eine produziertetausend Erdmassenallein in Schwermetallen. Ohne sie würden der Erde viele der Materialien fehlen, die wir zum Aufbau einer technologischen Gesellschaft benötigen, und selbst die Existenz der Menschheit wäre möglicherweise unmöglich.
