Am 19.5.2023 entdeckte der japanische Amateurastronom Koichi Itagaki eine Supernova in der Galaxie Messier 101 (M101) im Großen Bären. Diese ist ein bekanntes und beliebtes Foto-Motiv und auch als Feuerrad-Galaxie oder Pinwheel-Galaxie bekannt. Sie steht mit 21 Mio. Lichtjahren recht „nahe“ zur Milchstraße und ist mit einem Durchmesser von rund 30 Bogenminuten auf Astroaufnahmen „formatfüllend“.
Wir betrachten M101 „face-on“, wir schauen also aus der Vogelperspektive auf die Scheibe ebene dieser SAB(rs)cd-Galaxie. Dadurch zeigen sich viele Details in den Spiralarmen. Meist sind dies helle HII-Regionen, die auch als Einzelobjekte bekannt sind. Eine davon ist NGC 5461, die bereits William Herschel 1789 gesehen hat.
Und nur wenige Bogensekunden südwestlich davon, sozusagen am Rand dieser HII-Region, so kann man vermuten, explodierte die Supernova, die als SN 2023ixf katalogisiert wurde.
Im Transient Name Server finden sich weitere Daten zu der Supernova, wie auch der „Discovery Report“ https://www.wis-tns.org/object/2023ixf.
Die Supernova wurde als Typ II klassifiziert. Die Astronomen gehen also davon aus, dass die Explosion auf einen Sternkollaps zurückgeht. Es gab also einen einzelnen, massiven Vorgängerstern, der in M101 explodierte.
Leider kam ich erst in der Nacht vom 28./29.5.2023 dazu, von SN 2023ixf ein Spektrum aufzunehmen. Genaugenommen war mein erster Versuch in der Nacht vom 27.5./28.5.2023, jedoch musst ich feststellen, dass mein Spektrograf nicht ideal justiert war und ich nur ein schlecht fokussiertes Spektralprofil erhielt. Nun ja, das ist das Los von Amateuren, die alles selbst machen müssen 🙂 – Tags darauf habe ich dies nachgeholt und dann klappte es auch.
Unten zeige ich das Bildfeld meines Guiders, der auf den Spalt des Spektrografen blickt. Durch das Bildfeld läuft der Spalt als dunkler Strich. Die Supernova liegt genau auf dem Spalt, ihr Licht „fällt“ in in den Spektrografen und wird von einem Gitter mit 300 Linien/Millimeter spektral zerlegt.
Die Grün-Helligkeiten zweier Sterne habe ich mit angegeben. Die Supernova hatte zum Zeitpunkt meiner Aufnahmen eine Helligkeit von etwa 12 mag – sie war also das hellste Objekte im Feld. Der Kern der Messier-Galaxie ist der unscharfe Fleck über den Spalt, nahe der rechten, oberen Ecke.
Zum Vergleich zeigte ich hier einen Screenshot des Aladin-Viewers, der das gleiche Feld von etwa 11.3′ x 8.7′ zeigt. Die Lage der Supernova SN 2023ixf ist mit dem violetten Kreuz in der Bildmitte markiert. Die HII-Region NGC5461 steht links darüber, nordöstlich der Supernova.
Ich habe SN 2023ixf bisher in drei Nächten spektrometriert: Am 28./29.5. (9 Tage nach der Entdeckung), am 2./3.6. (14 Tage danach) und am 3./4.6. (15 Tage danach).
Die nachfolgende Darstellung zeigt die drei Spektren direkten Vergleich, so dass man sieht, wie sich in den Tagen die Kontinua verändert haben. Mit dargestellt habe ich die Wasserstoff-Linien zur Orientierung, da diese (eigentlich) für SN Typ II typisch sind.
Ich fasse einmal die Beobachtungen zusammen, die man aus den Spektren ableiten kann:
- Von der Wasserstofflinien ist schon 9 Tage nach der Explosion so gut wie nichts mehr zu sehen. Beim rot-markierten Profil vom 28./29.5. zeigen sich bei H-Alpha und H-Gamma kleine Miniaturpeaks, die man aber ohne den Hinweis kaum als solche erkennen würde.
- Die „Wasserstoff-Linien-Freiheit“ von SN 2023ixf passt gut zu den Spektren, die professionell aufgenommen wurden. Auf der Transient Name Server Seite (s. oben) ist ein Spektrum vom 25.6., also 6 Tage alt, zu sehen, das auch ein fast flaches Kontinuum zeigt. Die Wasserstoff-Linien leuchteten nicht einmal eine Woche lang.
- Die Rotverschiebung von M101 liegt bei nur z=0,0008, die Wellenlängen-Verschiebung entspricht bei meiner Dispersion nun etwa 3 Pixel. Man kann bei H-Alpha grob ableiten, dass dies „so in etwa passt“. Mein Setup ist für lichtschwache Quellen ausgelegt und daher erreicht es nur etwa R = 1000.
- Die drei Spektren zeigen, dass innerhalb von 6 Tagen die Blauhelligkeit deutlich abgenommen hat. Im blauen Spektralbereich liegt das rote Profil über dem türkisfarbenen und dieses über dem magenta-farbenen Kontinuum. Dies passt gut zu den Photometrie-Daten von SN 2023ixf. Die Blauhellligkeit sinkt deutlich ab, G/R-Helligkeiten verbleiben (noch) auf einem Niveau.
Es wird spannend, wie sich die Spektren der Supernova weiter entwickeln werden. Auch werden jetzt schon Fachastronomen darüber nachdenken, was in den ersten Tagen nach der Explosion genau passiert sein könnte. Es wäre denkbar, dass der Vorläuferstern nur wenig Ausgangsmasse hatte, oder aber in seiner AGB-Phase, also als Noch-Roter-Riese, durch starke Winde viel Materie verloren haben könnte. Somit wäre bei der Supernova nur noch wenig wasserstoffreiches Material „vor Ort“ gewesen, wobei dies die Vorläufer-Hülle oder auch schon zirkumstellares Material betreffen könnte.
Als ich im Online Tool „Gelato“ (GEneric cLAssification TOol for Supernova spectra, siehe https://gelato.tng.iac.es meine Spektren hochgeladen habe, um den Supernova Typ bestimmen zu lassen, liefert Abgleich mit der Datenbank bekannter SN-Spektren …
Der Abgleich ist also nicht verlässlich – was sich vielleicht dann ändern dürfte, wenn in den Spektren die für Typ II typischen breiten Absorptionslinien auftauchen, wie sie etwa durch Silizium oder Eisen entstehen.
— Fortsetzung 10.06.2023
Von gestern auf heute Nacht (9./10.6.223) konnte ich ein weiteres Spektrum der SN2023ixf aufnehmen. Ich habe dieses, zusammen mit den drei anderen in einer Grafik zusammen dargestellt.
Die Spektren sind dabei in der Form bearbeitet, dass ich das Kontinuum entfernt habe – jeweils individuell für jedes einzelne Profil. Danach habe ich die Spektren normalisiert, also auf einen Fluss von 1 gesetzt. Damit konnte ich diese dann, durch entsprechende Offsets dann in y-Richtung verschieben, so dass sie übereinander standen.
Das Rauschen nimmt zum roten Rand deutlich zu, weil die Intensität hier nachlässt und das SNR abnimmt. Das liegt zum einen an der Supernova, aber auch zum Teil am Spektrografen und dessen Kollimator.
Im Vergleich zu den bisherigen drei Spektralprofilen zeigen sich nun im aktuellen Profil, das zeitlich 12 Tage nach der Entdeckung liegt, breite Absorptionslinien. Wie schon zu Anfang des Beitrags vermutet, gehen diese sehr wahrscheinlich auf expandierende Gasmassen zurück, vermutlich sich nach außen bewegende Hüllen (oder Teile / Fragmente?). Diese erscheinen uns blauverschoben und da es sich um Material mit einer großen Geschwindigkeitsdisperison handelt, sind diese Einsenkungen im Profil relativ breit.
Besonders auffällig ist diese Absorptions-Signatur bei den Linien: H-Gamma, H-Beta und He-I. Berechnet man die Relativgeschwindigkeiten, so ergeben sich Werte von etwa 8.100 km/s .. 8.700 km/s.
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Wenn man mit dem vierten Spektrum vom 9./10.6.2023 auch wieder den Gelato-Klassifikationsdienst befragt, so erhält man wieder als Klassifikation Ib/c – die QoF, also die Trefferquote, ist nun von 50% auf 75% angestiegen.
