Was ist der Unterschied zwischen einer Supernova und einer Hypernova?

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3 Antworten

Hallo,

massereiche Sterne deren Kern mind. die 1,44-fache Masse der Sonne haben, enden in einer Supernova vom Typ II.

Je massereicher ein Stern ist, desto heißer ist er und umso schneller verbrennt er seinen Brennstoff und desto kürzer lebt er folglich. Zum Lebensende des Sterns nimmt seine Aktivität im Inneren extrem zu. Im Gegensatz zu Sternen die zu einem weißen Zwerg werden, brennen diese Sterne weiter und bilden in ihrem Kern immer schwerere Elemente bis hin zum Eisen. Eisen absorbiert die gesamte Energie die der Stern für die Kernfusion benötigt. Sobald der Stern Eisen produziert, kommt es zu einem Ungleichgewicht und die Gravitation gewinnt die Überhand – der Kern wird in wenigen tausendstel Sekunden zusammengedrückt.

Je kleiner der Kern wird, desto mehr Energie baut sich auf. Schließlich explodiert der Kern und die Druckwelle rast durch die äußeren Schichten. Dabei werden alle Elemente schwerer als Eisen – aus Eisen wird Kobalt, aus Kobalt wird Nickel usw. bis hin zu Gold, Platin und Uran. Die Explosion ist jedoch so kurz, dass nur eine geringe Menge dieser Elemente entstehen kann was ihr rares Vorkommen erklärt.

Explodiert ein Stern dessen Kern eine Masse von 1,44 bis 3 Sonnenmassen in einer Typ II Supernova, bleibt nach der Explosion ein Neutronenstern über. Neutronensterne haben eine ungeheure Dichte – würde man das Empire State Building auf die Größe eines Sandkorns zusammenpressen, hätte man die Dichte eines Neutronensterns.

Wenn Neutronensterne an ihren Polen Strahlenbündel/ Lichtblitze ausstrahlen und sich drehen, dann reden wir von Pulsaren. Die Rotationsgeschwindigkeit liegt zwischen 50 und 100 Umdrehungen pro Sekunde.

Weitere Exoten sind die Magnetare. Diese sind nichts anderes als Pulsare. Man spricht von Magnetaren, wenn ihr Magnetfeld mind. 1.000 Mal höher ist als das Magnetfeld eines Pulsars. Die Rotationsgeschwindigkeit hier liegt bei 500 bis 1.000 Umdrehungen pro Sekunde.

Bei einer Explosion eines Sterns der mind. die 100-fache Masse unserer Sonne hat, spricht man von einer Hypernova. Auch hier entstehen auch schwarze Löcher.

Der Kern eines supermassereichen Sterns wird noch gewaltiger zusammengedrückt als bei Sternen bei denen Neutronensterne oder Magnetare entstehen. 

Entsteht ein schwarzes Loch, beginnt dieses umgehend damit die Reste des sterbenden Sterns aufzusaugen. Der Rest des Sterns passt aber nicht auf ein mal in das schwarze Loch, sondern er kreist um das schwarze Loch und bildet eine Akkretionsscheibe von der sich das schwarze Loch pro Sekunde etwa eine Million Erdmassen holt. Das kann nicht lange gut gehen und so spuckt das schwarze Loch eine Menge davon mit fast Lichtgeschwindigkeit wieder aus in Form von Plasmajets. Diese benötigen ca. 8 Sekunden um sich durch den Stern zu „fressen“. Diese Plasmajets sind die Gammablitze – die heftigsten Ereignisse in unserem Universum. Nichts im Universum ist heller.

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Kommentar von bernhardk89
05.08.2016, 15:28

Danke für die Antwort

Aber es gibt ja auch Supernova Typ II Explosionen mit einem Kern der zu einem schwarzen Loch kollapiert, aber noch keine Hypernova ist. Welche Masse hat so ein Stern?

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Hallo bernhardk89,

im Wesentlichen ist das eine allgemeine Sache der Definition. Die physikalischen Mechanismen einer Supernova unterscheiden sich zwar teilweise von denen einer (bislang noch hypothetischen) Hypernovae, allerdings ist das wesentliche Kernmerkmal bzgl. des Unterschiedes zwischen beiden, die von der Quelle aufsummierte Strahlungsleistung.

Wir kennen allgemein zwei Formen der Supernova. Die Supernova des Typs Ia beschreibt, die Explosion eines Weißen Zwerges infolge einer andauernden Massenakkretion bishin zur Chandrasekhar-Grenze von 1,44 Sonnenmassen. Eine Supernova des Typs II ist die Explosion eines massereichen Sterns (< 8 Sonnenmassen) am Ende seiner Fusionsreaktionen.

Supernovae des Typs Ia haben nach Messungen eine deutlich höhere Leuchtkraft (absolute Helligkeit) als Supernovae des Typs II, und stellen damit für ihr kosmisches Umfeld verglichen mit einer S II Supernova ein deutlich höheres Gefahrenpotenzial dar. Sie wirkt auf größeren Skalen, länger dynamisch.

Eine Hypernovae ist eine hypothetische Sternexplosion am Ende des Lebens eines sehr massereichen Sterns. Schätzungen legen den Ausgangswert heute auf etwa 120 Sonnenmassen. Solche Sterne waren insbesondere in den Frühphasen des Kosmos, überdurchschnittlich häufig aufzufinden. Heute ist für unsere Galaxie ein Massenmittelwert von 0,8 Sonnenmassen ein anerkannter Richtwert. Potenzielle Kandidaten für Hypernovae sind darum nur sehr, sehr selten vorzufinden. Der einzig wirklich ernstzunehmende Kandidat in der Milchstraße, ist der eruptiv Veränderliche Eta Carinae, der durch andauernde Pulsationsinstabilitäten als LBV bereits signifikante Massenverluste zu verzeichnen hat.

Der physikalische Mechanismus einer Hypernova ist folgender:

Ein massereicher Stern von knapp 120 Sonnenmassen durchläuft innerhalb von einigen Millionen Jahren Fusionsreaktionen, die zur Anlagerung von Eisen im Kern, als sein Endprodukt führen. Der so entstehende Eisenkern wird instabil, und kollabiert von Sekundenbruchteilen aufgrund seiner hohen Masse zu einem Schwarzen Loch. Dafür ist eine Mindestmasse von 3 Sonnenmassen erforderlich, da nur auf diese Art, die für den Kollaps notwendige Tollmann-Oppenheimer-Volkhoff-Grenze überschritten wird.

Während sich im Innern des noch existierenden Sterns ein stellares Schwarzes Loch befindet, akkretiert es rasch Material aus dem Sterninnern. Es kommt zur Ausbildung einer Akkretionsscheibe. Die Akkretionsdynamik des viskosen Materials führt zur Generierung eines starken Magnetfeldes, dass Teilchen auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt. Es kommt zur Entstehung von zwei gebündelten Jets, die an den Polen des Schwarzen Lochs austreten und in der präkollapsaren Phase wenige Minuten vor der Explosion des Sterns als Gammablitz auf der Erde detektiert werden können. 

Die zwei gebündelten Strahlungsjets, sind übrigens ernst zunehmen. Nah genug, über die grenzwertige Entfernung zur Quelle wird diskutiert, ist ein solcher Gammablitz in der Lage signifikant auf die Atmosphäre naher Planeten zu wirken. Im schlimmsten Fall droht uns eine chemische Reaktion, die in der irdischen Atmosphäre zur Entstehung von Stickstoffdioxid führt. Das würde zu einer jahrelangen, globalen Verdunklung führen. Die Auswirkungen auf die Ökologie, wären signifikant. Von diesem Szenario sind wir aber weit entfernt! Kein Grund zur Panik.

Nach der Emission des Gammablitzes erfolgt innerhalb kürzester Zeit die eigentliche Explosion des Sterns, aufgrund andauernder Gravitationsinstabilitäten. Die Leuchtkraft einer Hypernovae ist dann verglichen mit der einer S-II oder S-Ia überdurchschnittlich groß!

Lg Nikolai

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Kommentar von bernhardk89
05.08.2016, 15:23

Vielen Dank für die Antwort.

Sicher das man 120 Sonnenmassen für eine Hypernova braucht.

Denn ab einer solchen Masse gibt es ja auch die Paarinstabilitäts-supernova wo ja auch kein schwarzes Loch mehr übrig bleibt.

Bei der normalen Supernova Typ II gibt es ja auch noch die Sorte wo der Kern zu einem schwarzen Loch kollapiert also mit einem Stern > 8 Sonnenmassen,oder?

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Eine Hypernova ist eine Supernova mit extrem großer freiwerdender elektromagnetischer Energie. Hypernovae haben außerdem eine größere Tendenz dazu, während der Detonation einen stellaren Jet zu bilden.

An sich sind Hypernovae eine Kategorie / ein Teilabschnitt einer Supernova.
Erst passiert die helle Supernova, dann folgt die Hypernova mit hoher elektromagnetischer Abstrahlung und dem eventuellen Bilden eines Jets.

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Kommentar von bernhardk89
05.08.2016, 15:32

Danke für die Antwort und ab welcher Energiemenge spricht man dann von einer Hypernova?

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