Eine Supernova nennt man das schnell eintretende, helle Aufleuchten eines massereichen Sterns am Ende seiner Entwicklung durch eine Explosion. Bei dieser Explosion wird ein großer Teil des Sterns vernichtet bzw. komplett in Energie umgesetzt. Der Stern wird dabei Millionen- bis Milliardenfach heller.

https://de.wikipedia.org/wiki/Supernova

Das Supernova Rätsel:
https://archive.org/details/hans-thomas-...upernova-ratsel

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Kosmische Strahlung einer Supernova beeinflusste Virus-Evolution in Afrika:

Santa Cruz (USA) – Der Tanganjikasee, Afrikas tiefster See, enthält 16 Prozent des weltweiten Süßwassers. Vor 2–3 Millionen Jahren nahm die Vielfalt der Fischviren dort rasant zu – kosmische Strahlung einer fernen Supernova könnte, das legt eine aktuelle Studie nahe, dafür verantwortlich gewesen sein.


Illustration einer Supernova-Röntgenstoßwelle.
Copyright/Quelle: NASA/CXC/M. Weiss
Wie das Team um Caitlyn Nojiri und den Astrophysik-Professor Enrico Ramirez-Ruiz von der University of California – Santa Cruz aktuell im Fachjournal „The Astrophysical Journal Letters“ (DOI: 10.3847/2041-8213/ada27a) berichtet, haben sie Eisenisotope untersucht, um eine etwa 2,5 Millionen Jahre alte Supernova zu identifizieren. Dabei stellten sie eine Verbindung zwischen dieser Sternenexplosion und einem gleichzeitig auftretenden Strahlungsanstieg auf der Erde her. Die Forschenden vermuten nun, dass die Explosion stark genug gewesen sein könnte, um die DNA lebender Organismen zu beschädigen – möglicherweise führte dies dazu, dass sich die Viren im Tanganjikasee rasant weiterentwickelten.

„Es ist wirklich faszinierend, Wege zu finden, auf denen derart weit entfernte Ereignisse unser Leben oder die Bewohnbarkeit des Planeten beeinflussen können“, kommentiert Nojiri.

Ferne Supernova – Mutationen auf der Erde
Die Forschungsarbeit begann zunächst am Meeresboden, wo ein radioaktives Eisenisotop, Eisen-60, das durch explodierende Sterne entsteht, nachgewiesen werden konnte. Die Wissenschaftler bestimmten das Alter dieses Elements indem sie maßen, wie viel davon bereits in nicht-radioaktive Formen zerfallen war. Diese Analysen zeigten, dass das Eisen-60 in zwei verschiedenen Altersklassen vorkam: Einige Atome waren 2,5 Millionen Jahre alt, andere etwa 6,5 Millionen Jahre. Durch die Rekonstruktion der Bewegung himmlischer Körper bestimmten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Ursprung des Elements: Heute befindet sich unser Sonnensystem innerhalb einer riesigen, relativ leeren Region des Weltraums, der sogenannten Lokalen Blase. Vor 6,5 Millionen Jahren trat die Erde in diese Blase ein und passierte ihre sternenstaubreiche Außenhülle, wodurch der Planet mit dem älteren Eisen-60 angereichert wurde. Dann, vor etwa 2 bis 3 Millionen Jahren, explodierte ein benachbarter Stern mit enormer Kraft und lieferte die jüngere Charge des radioaktiven Eisens.

„Eisen-60 ermöglicht es uns, die Zeitpunkte vergangener Supernovae zu bestimmen“, so Nojiri. „Wir vermuten, dass vor zwei bis drei Millionen Jahren eine nahegelegene Supernova stattfand.“

Als Nojiri und ihr Team diese Supernova simulierten, stellten sie fest, dass sie die Erde für 100.000 Jahre nach der Explosion mit kosmischer Strahlung bombardierte. Diese Simulation passte genau zu einem zuvor beobachteten Strahlungsanstieg auf der Erde, der Astronomen lange Zeit Rätsel aufgegeben hatte.

Die Supernova-Simulation warf weitere Fragen auf, da die freigesetzte Strahlung stark genug war, um DNA-Stränge zu durchtrennen. „Andere Studien zeigen, dass Strahlung DNA schädigen kann“, erklärte Nojiri. „Das könnte evolutive Veränderungen oder Mutationen in Zellen beschleunigen.“

Parallel dazu stieß das Forschungsteam auf eine Studie über die Virusvielfalt in einem der Rift-Valley-Seen Afrikas: „Wir können nicht mit Sicherheit sagen, dass diese Ereignisse zusammenhängen, aber ihre Zeitrahmen stimmen überein“, so Nojiri. „Wir fanden es bemerkenswert, dass genau in dieser Zeit eine verstärkte Diversifizierung der Viren stattfand.“

Recherchequelle: University of California – Santa Cruz

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Gewaltige Supernovae verursachten mindestens zwei Massenaussterben auf der Erde:


Grafische Darstellung einer Supernova (Illu.).
Copyright: NASA

Keele (Großbritannien) – Über die Jahrmillionen hinweg hat die Erde mindestens fünf große Massenaussterben erlebt. Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass mindestens zwei dieser Ereignisse durch gewaltige, nahegelegene Supernova-Explosionen verursacht wurden.

Wie Dr. Alexis Quintana und Dr. Nick Wright von der Keele University aktuell im Fachjournal „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ und vorab via ArXiv.org berichten, haben diese extrem starken Sternenexplosionen vermutlich die Erdatmosphäre ihrer Ozonschicht beraubte, sauren Regen verursacht und das irdische Leben schädlicher ultravioletter Strahlung der Sonne aussetzt.

Sternenexplosionen in Sonnen- und Erdnähe
Die Forscher vermuten, dass eine Supernova in Erdnähe sowohl das Massenaussterben am Ende des Devon als auch das des Ordoviziums verursacht haben könnte, die sich vor 372 und 445 Millionen Jahren ereigneten. Während die „Ordovizische Katastrophe“ 60 % der marinen Wirbellosen tötete, löschte das Aussterben im späteren Devon etwa 70 % aller Arten aus und veränderte die Zusammensetzung der Fischfauna auf drastische Weise.

Bislang was es Forschern nicht gelungen, eine eindeutige Ursache für die beiden Ereignisse identifizieren, doch wurde schon zuvor vermutet, dass sie mit dem Abbau der Ozonschicht zusammenhängten und dass sie von nahen Sternenexplosionen (Supernovae) ausgelöst worden sein könnten.

In ihrer neuen Studie zeigen die Wissenschaftler, dass die Häufigkeit von Supernovae in Erdnähe mit den Zeitpunkten dieser Massenaussterben übereinstimmt.

„Unsere Studie beschreibt Beispiele dafür, wie massereiche Sterne sowohl das Leben erschaffen als auch zerstören können. Supernovae sind bekannt dafür, schwere Elemente zu verbreiten, die für die Entstehung und Entwicklung von Leben entscheidend sind. Doch wenn eine solche Explosion zu nah an einem Planeten wie der Erde stattfindet, kann sie verheerende Auswirkungen haben.“

Auch heute noch eine Risiko?
Wright fügt hinzu: „Wenn ein massereicher Stern in der Nähe der Erde als Supernova explodiert, wären die Folgen für das Leben auf unserem Planeten katastrophal. Unsere Forschung legt nahe, dass dies in der Vergangenheit bereits mehrfach geschehen ist.“


Beteigeuze ist der linke Schulterstern des Orion
Copyright: Sebastian Voltmer, www.weltraum.com
Astronomen gehen davon aus, dass in Galaxien wie der Milchstraße etwa ein bis zwei Supernovae pro Jahrhundert auftreten, möglicherweise sogar weniger. Die gute Nachricht ist jedoch, dass derzeit nur zwei Sterne in unserer Umgebung als potenzielle Supernova-Kandidaten innerhalb der nächsten Million Jahre gelten: Antares und der Schulterstern des Orion, Beteigeuze. Von letzterem vermuten einige Astronomen, dass seine Supernova auch mittelfristig bevorstehen könnte.

Beide Sterne sind allerdings mehr als 500 Lichtjahre von uns entfernt. Computersimulationen haben gezeigt, dass eine Supernova in dieser Entfernung wahrscheinlich keine direkten Auswirkungen auf die Erde hätte.

Eine Supernova alle hunderte Jahre
Eine Bestandsaufnahme massereicher Sterne innerhalb eines Umkreises von einem Kiloparsec (rund 3.260 Lichtjahre) von der Sonne, konnten die Forscher die Rate berechnen, mit der Supernovae in unserer Galaxie, der Milchstraße, auftreten. Anhand dieser Daten berechneten die Wissenschaftler auch die Supernova-Rate innerhalb von 20 Parsec (ca. 65 Lichtjahren) um die Sonne und verglichen sie mit den geschätzten Raten von Massenaussterben auf der Erde, die möglicherweise mit Supernovae in Verbindung stehen.

Ereignisse, die durch andere Faktoren wie Asteroideneinschläge oder Eiszeiten verursacht wurden, wurden dabei ausgeschlossen.

Das Ergebnis bestätigte die Theorie, dass Supernova-Explosionen für die Massenaussterbensereignisse am Ende des Devon und des Ordoviziums verantwortlich gewesen sein könnten.

„Wir haben die Supernova-Rate in Erdnähe berechnet und festgestellt, dass sie mit der Rate der Massenaussterben übereinstimmt, die mit externen Faktoren wie Supernovae in Verbindung gebracht wurden“, erklärte Dr. Wright.

Recherchequelle: Keele University

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Dank Supernovae: Noch mehr erdartige Planeten im Universum als bislang gedacht:

Tokio (Japan) – Erdartige oder sogar erdähnliche Gesteinsplaneten könnten im Universum deutlich häufiger vorkommen als bislang angenommen. Das vermutet zumindest ein neues Entstehungsmodell, laut dem junge Planetensysteme durch die Strahlung einer nahegelegenen Supernova mit entscheidenden radioaktiven Stoffen „gebadet“ werden. Diese sogenannte „Supernova-Immersion“ könnte ein weit verbreiteter Prozess in der Milchstraße sein.


Symbolbild: Falschfarbenbild des sog. Krebsnebels, einem Überrest der Supernova aus dem Jahr 1054.
Copyright/Quelle: NASA

Planeten wie unsere Erde oder der Mars entstehen aus sogenannten Planetesimalen – frühen Bausteinen aus Gestein und Eis. Damit aus diesen Körpern trockene, felsige Welten entstehen können, müssen sie in einer frühen Phase stark erhitzt werden, sodass flüchtige Stoffe wie Wasser weitgehend verloren gehen. Die dafür nötige Wärme stammt überwiegend aus dem Zerfall kurzlebiger radioaktiver Isotope, insbesondere Aluminium-26. Analysen von Meteoriten, die als Archive der Frühzeit des Sonnensystems gelten, zeigen, dass diese kurzlebigen Radionuklide damals in großer Menge vorhanden waren.

Bisherige Modelle gingen davon aus, dass diese Isotope durch eine nahe Supernova direkt in die planetenbildende Staub- und Gasscheibe eingebracht wurden. Doch diese Erklärungen hatten ein grundlegendes Problem: Um die in Meteoriten gemessenen Mengen zu erreichen, hätte die Supernova extrem nah stattfinden müssen – so nah, dass sie die empfindliche protoplanetare Scheibe vermutlich zerstört hätte. Dieses Spannungsfeld zwischen notwendiger Nähe und gleichzeitiger Überlebensfähigkeit des Systems blieb bislang ungelöst.

Im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.adx7892) stellt das Forschungsteam um Ryo Sawada von der Universität Tokio nun ein neues Modell der „Immersion“ vor, das genau dieses Problem umgehen soll. In ihren Simulationen gehen die Forschenden von einer Supernova in etwa 3,2 Lichtjahren Entfernung aus. Diese Distanz gilt als ausreichend groß, um das Planetensystem nicht zu zerstören, aber nah genug, um intensive physikalische Effekte zu erzeugen. Beim Explodieren des Sterns entsteht eine starke Stoßwelle, die Teilchen – vor allem Protonen – auf hohe Energien beschleunigt und sie als kosmische Strahlung in der Umgebung verteilt.

Nach dem neuen Modell werden die kurzlebigen Radionuklide auf zwei Wegen in das entstehende Planetensystem eingebracht: Ein Teil der Stoffe, darunter Eisen-60, gelangt direkt in Form feiner Staubpartikel aus der Supernova in die Scheibe. Der zweite, entscheidende Mechanismus ist jedoch indirekt: Die hochenergetischen kosmischen Strahlen treffen auf stabile Materialien in der Scheibe und lösen dort Kernreaktionen aus, bei denen neue Radionuklide wie Aluminium-26 erst entstehen.

Anhand ihrer Modellrechnungen zeigen die Forschenden, dass diese Kombination aus direkter Einbringung und kosmischer Strahlenproduktion genau jene Mengen radioaktiver Stoffe erzeugt, die in Meteoriten nachgewiesen wurden.

Damit liefert das Immersionsmodell nicht nur erstmals eine physikalisch konsistente Erklärung für die frühe thermische Entwicklung des Sonnensystems, ohne die bekannten Widersprüche früherer Supernova-Szenarien; die Konsequenzen dieser Ergebnisse reichen weit über unser eigenes Sonnensystem hinaus.

Aluminium-26 spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung des Wassergehalts junger Planeten. Ist davon viel vorhanden, erhitzen sich die Planetesimale stark und verlieren einen Großteil ihres Wassers. Die Studie kommt daher zu dem Schluss, dass trockene, felsige und potenziell erdähnliche Planeten unter solchen Bedingungen bevorzugt entstehen.

Auf Grundlage ihrer Modelle schätzen die Autoren, dass etwa 10 bis 50 Prozent aller sonnenähnlichen Sterne in der Milchstraße Planetenscheiben mit vergleichbaren Radionuklid-Mengen hervorgebracht haben könnten. Das würde bedeuten, dass erdähnliche Gesteinsplaneten nicht die Ausnahme, sondern möglicherweise ein häufiges Ergebnis planetarer Evolution sind.

Recherchequelle: University of Tokyo, Science Advances

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