Astronomen simulieren, wie weiße Zwergsterne zu einer Supernova verschmelzen

Astronomen simulieren, wie weiße Zwergsterne zu einer Supernova verschmelzen

Video: Supernova-Explosionen und Standardkerzen (Kann 2020).

Anonim

von der Max-Planck-Gesellschaft

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- Supernovae sind spektakuläre Ereignisse: Irgendwo am Himmel leuchtet plötzlich ein "neuer Stern" auf und leuchtet so hell wie eine ganze Galaxie, die aus Milliarden von Sternen besteht. Die Mechanismen hinter diesen kosmischen Katastrophen sind vielfältig.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching haben nun mithilfe von Computersimulationen bestätigt, dass einige dieser hellen Supernovae auf die Verschmelzung zweier weißer Zwerge zurückzuführen sind, kompakter massiver Sterne am Ende ihres Lebens. Da Supernovae von Astronomen verwendet werden, um kosmische Entfernungen zu messen und die Expansionsgeschichte unseres Universums zu untersuchen, ist das Verständnis ihres Mechanismus eine der wichtigsten Herausforderungen in der Astrophysik. ( Nature , 7. Januar 2010)

Sterne mit mittlerer Masse wie unsere Sonne beenden ihr Leben als weiße Zwerge, die aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen. Der Sternfusionsreaktor in seinem Zentrum ist wegen Brennstoffmangels nicht mehr aktiv. Die Sterne haben nur die Größe der Erde, aber eine hohe Dichte. Ein Teelöffel Materie würde ungefähr so ​​viel wie ein Auto auf unserem Planeten wiegen.

In einem binären System können sich zwei solcher exotischen Weißen Zwerge bilden. Während sie sich gegenseitig umkreisen, senden sie Gravitationswellen aus. Der daraus resultierende Energieverlust verkleinert die Umlaufbahn, die Sterne nähern sich einander und verschmelzen schließlich. Es wurde lange spekuliert, dass diese Ereignisse Supernova-Explosionen vom Typ Ia hervorrufen könnten.

Die Supernova-Forschergruppe am Max-Planck-Institut für Astrophysik hat nun Computersimulationen zweier sich verschmelzender Weißer Zwerge in bisher nicht gekannten Details durchgeführt. Bei gleichen Massen der beiden Weißen Zwerge ist der Zusammenschluss besonders gewalttätig. Ein Teil des Materials eines Weißen Zwergs prallt gegen das andere und erwärmt das Kohlenstoff / Sauerstoff-Material so, dass eine thermonukleare Explosion ausgelöst wird (siehe Abbildung). Dies zerstört die Sterne in einer Supernova-Explosion.

"Mit unseren detaillierten Explosionssimulationen konnten wir Observablen vorhersagen, die den tatsächlichen Beobachtungen von Supernovae vom Typ Ia sehr nahe kommen", erklärt Friedrich Röpke vom Supernova-Team. Daher wurde gezeigt, dass Fusionen von Weißen Zwergen zu Supernovae vom Typ Ia beitragen, obwohl dieses Szenario wahrscheinlich nicht alle diese Explosionen erklären kann.

"Supernovae gehören zu den hellsten beobachteten kosmischen Explosionen", erklärt Wolfgang Hillebrandt, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik und Mitautor des Artikels Nature. "Wie sie sich bilden, ist jedoch weitgehend unbekannt. Mit unseren Simulationen haben wir nun zumindest einen Teil des alten Rätsels der Vorfahren der Typ-Ia-Supernovae beleuchtet."

Weitere Belege für das Bild, dass Supernovae vom Typ Ia aus Fusionen von Weißen Zwergen stammen, stammen aus einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung einer anderen Supernova-Forschungsgruppe am MPA. In einer bevorstehenden Nature-Veröffentlichung zeigen sie, dass der größte Teil der beobachteten Supernovae nicht darauf zurückzuführen ist, dass der Weiße Zwerg allmählich Material von einem normalen Begleitstern ansammelt - die bisherige Standardtheorie. Derzeit ist die einzige Alternative die Fusion zweier weißer Zwergsterne.