Supernovae und kosmische Gammablitze

Supernovae sind spektakuläre Explosionen am Ende eines Sternlebens, die sich durch das plötzliche Aufleuchten eines ansonsten unauffälligen Sterns am Himmel zeigen und denen viele beobachtende Hobbyastronomen nachjagen. Thomas Janka, Supernovaforscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik, führt seinen Lesern anschaulich die extremen Bedingungen vor Augen, die nur noch vom Urknall übertroffen werden und viele spannende Rätsel der Kosmologen lösen helfen. Zu den Überresten dieser explodierten Sterne gehören nicht nur astronomische Exoten wie die Neutronensterne oder Schwarze Löcher, sondern auch schwere Elemente wie Gold und Silber oder Elementarteilchen wie das Neutrino und schließlich Gravitationswellen, die zu den heißen Forschungsthemen gehören. In den Elementküchen der Sterne können durch die Fusion von Wasserstoffkernen zu Helium und weitere Fusionsreaktionen bis hin zu Eisen nicht alle Elemente entstehen, und Planeten oder gar das Leben auf der Erde wäre ohne Supernovae gar nicht möglich. Supernovae bieten deshalb Einblicke in die Entwicklung von Neutronensternen und Schwarzen Löchern, von Elementarteilchen und Strahlung im Kosmos, von Planetenmaterie bis hin zur lebenden Materie, aus der wir selbst bestehen.

InhaltsangabeVorwort.- Danksagung.- 1. Supernovae im Universum.- 1.1 Häufigkeit von Supernovae.- 1.2 Lichtkurven und Spektren.- 1.3 Der Supernovazoo.- 1.4 Supernova 1987A.- 1.5 Bedeutung von Supernovae.- 2. Entwicklung massereicher Sterne.- 2.1 Strahlung von Sternen.- 2.2 Sterne im Gleichgewicht.- 2.3 Späte Entwicklungsstadien der Sterne.- 2.4 Beschleunigte Entwicklung durch Neutrinoverluste.- 2.5 Todeszonen massereicher Sterne.- 2.6 Kompakte Objekte als Endstadien der Sternentwicklung.- 2.6.1 Weiße Zwerge.- 2.6.2 Neutronensterne.- 2.6.3 Schwarze Löcher.- 3. Sternkollaps und Supernovaexplosion.- 3.1 Zunehmende Entartung und Gravitationskollaps.- 3.2 Neutrinos.- 3.3 Rückprall und Bildung einer Stoßwelle.- 3.4 Das Supernovarätsel.- 3.5 Computermodelle in der Supernovaphysik.- 3.6 Der Explosionsmechanismus.- 3.7 Die Sternexplosion.- 3.8 Vom Protoneutronenstern zum Neutronenstern.- 3.9 Hypernovae und Gammastrahlenblitze.- 3.9.1 Hypernovae.- 3.9.2 Gammastrahlenblitze.- 3.9.3 Schwarze Löcher als zentrale Kraftwerke?.- 3.10 Paarinstabilitätssupernovae.- 4. Thermonukleare Supernovae.- 4.1 Vorläufersysteme.- 4.2 Thermonukleares Brennen.- 4.3 Explosionsmodelle.- 4.3.1 Chandrasekharmassen-Modelle.- 4.3.2 Unter-Chandrasekharmassen-Modell.- 4.3.3 Kollisionsmodell.- 4.3.4 Zusammenfassung.- 4.4 Vermessung desUniversums.- 5. Boten aus dem Zentrum der Explosion.- 5.1 Schwere Elemente.- 5.2 Neutrinos.- 5.3 Gravitationswellen.- 5.4 Warten auf eine galaktische Supernova.- Glossar.- Bildnachweis.

Vorwort.- Danksagung.- 1. Supernovae im Universum.- 1.1 Häufigkeit von Supernovae.- 1.2 Lichtkurven und Spektren.- 1.3 Der Supernovazoo.- 1.4 Supernova 1987A.- 1.5 Bedeutung von Supernovae.- 2. Entwicklung massereicher Sterne.- 2.1 Strahlung von Sternen.- 2.2 Sterne im Gleichgewicht.- 2.3 Späte Entwicklungsstadien der Sterne.- 2.4 Beschleunigte Entwicklung durch Neutrinoverluste.- 2.5 Todeszonen massereicher Sterne.- 2.6 Kompakte Objekte als Endstadien der Sternentwicklung.- 2.6.1 Weiße Zwerge.- 2.6.2 Neutronensterne.- 2.6.3 Schwarze Löcher.- 3. Sternkollaps und Supernovaexplosion.- 3.1 Zunehmende Entartung und Gravitationskollaps.- 3.2 Neutrinos.- 3.3 Rückprall und Bildung einer Stoßwelle.- 3.4 Das Supernovarätsel.- 3.5 Computermodelle in der Supernovaphysik.- 3.6 Der Explosionsmechanismus.- 3.7 Die Sternexplosion.- 3.8 Vom Protoneutronenstern zum Neutronenstern.- 3.9 Hypernovae und Gammastrahlenblitze.- 3.9.1 Hypernovae.- 3.9.2 Gammastrahlenblitze.- 3.9.3 Schwarze Löcher als zentrale Kraftwerke?.- 3.10 Paarinstabilitätssupernovae.- 4. Thermonukleare Supernovae.- 4.1 Vorläufersysteme.- 4.2 Thermonukleares Brennen.- 4.3 Explosionsmodelle.- 4.3.1 Chandrasekharmassen-Modelle.- 4.3.2 Unter-Chandrasekharmassen-Modell.- 4.3.3 Kollisionsmodell.- 4.3.4 Zusammenfassung.- 4.4 Vermessung desUniversums.- 5. Boten aus dem Zentrum der Explosion.- 5.1 Schwere Elemente.- 5.2 Neutrinos.- 5.3 Gravitationswellen.- 5.4 Warten auf eine galaktische Supernova.- Glossar.- Bildnachweis.

Hans-Thomas Janka ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching und Privatdozent an der Technischen Universität München.Er erforscht mit seiner Arbeitsgruppe die Phänomene, die bei Supernovaexplosionen und Gammablitzen auftreten. Dabei spielen Computersimulationen zum Ablauf dieser Ereignisse eine zentrale Rolle, wobei Fragen der Neutrino-Astrophysik, Elemententstehung und Gravitationswellenerzeugung im Mittelpunkt stehen. Seine Arbeiten zu diesen Themen werden in zwei Sonderforschungsbereichen/Transregios sowie in einem Exzellenzcluster durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.