Was ist eine Pair-Instability-Supernova?

Eine Paarinstabilitäts-Supernova ist eine spezielle Art von Supernova oder Sternexplosion, die nur in Sternen auftritt, die sehr massereich sind (zwischen 130 und 250 Sonnenmassen), niedrige bis moderate Rotationsraten und geringe Metallizität aufweisen (hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium hergestellt) ). In einer Supernova mit Paarinstabilität ist der Kern des Sterns so extrem energetisch, dass Kollisionen zwischen Gammastrahlen und Atomkernen zur spontanen Bildung von Elektron-Positron-Paaren führen, die einen Großteil der Wärmeenergie ableiten und zu einem Druckabfall führen. Dieser Druckabfall führt dazu, dass der Stern aufgrund der Schwerkraft teilweise zusammenbricht.

Kollapsbereiche werden schnell auf extreme Temperaturen und Drücke überhitzt, was zu einer schnellen Verschmelzung der Atomkerne und einer enormen Energiefreisetzung führt. Die dabei entstehende Wärmeenergie ist so groß, dass sie den Stern völlig in die Luft jagt und nichts zurücklässt. Alle anderen Supernovae hinterlassen Reste von Schwarzen Löchern oder Neutronensternen.

Paarinstabilitäts-Supernovae werden heute als selten angesehen. In der jüngsten astronomischen Geschichte wurde nur ein Kandidat genannt: SN 2006gy, die "hellste Sternexplosion, die jemals aufgezeichnet wurde". Es war zehnmal stärker als eine Supernova, und wie andere Supernovae wurde auch die Explosion als Hypernova bezeichnet. Einige Wissenschaftler haben vorgeschlagen, dass Paar-Instabilitäts-Supernovae einen Quark-Stern-Überrest hinterlassen könnten, aber dies ist nicht bestätigt.

Obwohl Paarinstabilitäts-Supernovae in der Gegenwart selten beobachtet werden, wird angenommen, dass sie in der fernen Vergangenheit unter den primordialen, supermassiven Population-III-Sternen mit geringer Metallizität sehr zahlreich waren. Dies sind die ersten Sterne, die nach 100 Millionen Jahren Dunkelheit nach dem Urknall entstehen. Sie sind so alt und entfernt, dass sie mit unserer derzeitigen Teleskoptechnologie praktisch nicht zu beobachten sind, obwohl das James Webb-Weltraumteleskop antikes Licht abgebildet hat, von dem angenommen wird, dass es das schwache Leuchten von Population III-Sternen ist.

Eta Carinæ ist ein Stern in unserer Galaxie mit so viel Masse (100-150 Sonnenmassen), dass er am Ende seines Lebens in einer Paar-Instabilitäts-Supernova explodieren kann. Wenn es nur 4.500 Lichtjahre von der Erde entfernt wäre, wäre es so hell, dass man nachts mit seinem Licht lesen könnte. Die Supernova wäre sogar tagsüber sichtbar, wie der Mond. Glücklicherweise wäre es immer noch nicht energisch genug, um die Erdatmosphäre erheblich zu schädigen.