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SUPERNOVAE
Wenn sich Weiße Zwerge zu nahe kommen
Redaktion / Pressemitteilung der Max-Planck-Gesellschaft 
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8. Januar 2010

Supernova-Explosionen vom Typ Ia gelten in der Astronomie als wichtige Hilfsmittel zur Bestimmung von Entfernungen im All. So wurde durch sie etwa die beschleunigte Expansion des Universums entdeckt. Dass ein Weißer Zwergstern an diesen Explosionen beteiligt ist, gilt unter Experten als unstrittig. Es könnten allerdings, so ergaben jetzt Simulationen, auch zwei sein.

Simulation

Momentaufnahmen der Verschmelzung von zwei weißen Zwergsternen gleicher Masse von 36 Sekunden vor der Explosion bis 10 Sekunden danach. Die Farben sind ein Maß für die Dichte der Materie, die von blau zu rot ansteigt. Die Diagramme haben unterschiedliche Größenordnungen. Bild: MPI für Astrophysik [Großansicht]

Supernovae sind spektakuläre Erscheinungen: Plötzlich flammt irgendwo am Himmel ein "neuer Stern" auf und leuchtet so hell wie eine ganze Galaxie aus Milliarden einzelner Sterne. Hinter solchen kosmischen Katastrophen stecken unterschiedliche Mechanismen. Jetzt haben Forscher am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching mit Computersimulationen bewiesen, dass einige leuchtstarke Supernovae durch die Verschmelzung zweier Weißer Zwerge entstehen. Weiße Zwerge sind kompakte, massereiche Sterne am Ende ihres Lebens. Da Supernovae auch zur Entfernungsbestimmung und zur Untersuchung der Expansion des Universums dienen, spielt die Frage nach den Abläufen bei diesen Explosionen eine zentrale Rolle. Die Wissenschaftler berichten in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature über ihre Ergebnisse. 

Sterne mittlerer Masse wie unsere Sonne werden am Ende ihres Lebens zu weiß strahlenden Zwergsternen, die aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen. Der stellare Fusionsreaktor im Innern ist wegen Brennstoffmangels nicht mehr in Betrieb. Die Sterne sind nur noch so groß wie die Erde und besitzen eine hohe Dichte. Ein Teelöffel voll Materie würde auf unserem Planeten soviel wiegen wie ein Mittelklassewagen.

In einem Doppelsternsystem können gleich zwei dieser exotischen Weißen Zwerge entstehen. Während sie einander umkreisen, strahlen sie Gravitationswellen ab. Der daraus resultierende Energieverlust führt zu immer engeren Umlaufbahnen - bis sich die beiden Partner immer weiter annähern und schließlich miteinander verschmelzen. Man nimmt schon lange Zeit an, dass daraus Supernova-Explosionen vom Typ Ia resultieren können. Eine Forschungsgruppe, die sich am Garchinger Max-Planck-Institut für Astrophysik mit Supernovae beschäftigt, hat nun die Verschmelzung von Weißen Zwergen mit bisher unerreichter Detailfülle am Computer nachgestellt.

Falls die beiden Zwerge gleich große Massen haben, läuft die Verschmelzung besonders heftig ab: Ein Teil der Materie des einen Sterns prallt auf den anderen und heizt das Kohlenstoff-Sauerstoff-Gemisch dermaßen auf, dass eine thermonukleare Explosion gezündet wird - die Sterne werden gesprengt und explodieren als Supernova. "Mit diesen detaillierten Simulationen konnten wir Daten vorhersagen, die sehr gut mit tatsächlichen, am Teleskop gewonnenen Beobachtungen von Supernovae des Typs Ia übereinstimmen", erklärt Dr. Friedrich Röpke vom Supernova-Team.

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Offenbar tragen in der Natur also verschmelzende Weiße Zwerge zu Supernovae des Typs Ia bei, auch wenn solche Prozesse wahrscheinlich nicht alle diese Explosionen erklären können. "Supernovae gehören zu den hellsten Explosionen, die wir im Kosmos beobachten", sagt Wolfgang Hillebrandt, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik und Mitautor des Artikels in Nature. "Wie sie entstehen, bleibt aber eine ungelöste Frage. Mit unseren Simulationen konnten wir nun das Rätsel um die Vorläufer von Supernovae des Typs Ia teilweise lösen."

Weitere Unterstützung erhält die These, dass Supernovae des Typs Ia aus der Verschmelzung von Weißen Zwergen entstehen, von einer anderen Gruppe am Garchinger Institut. In einem Artikel, der auch bald in Nature erscheinen wird, zeigen die Forscher, dass der Großteil der beobachteten Supernovae nicht etwa dadurch erklärt werden kann, dass der weiße Zwergstern Materie von einem umlaufenden normalen Stern akkreditiert - wie das bisher angenommen wurde. Die einzige Alternative besteht derzeit in der Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen.

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siehe auch
Chandra: Supernova-Überreste mit Erinnerung - 29. Dezember 2009
Supernovae: Erstmals Vorgängerstern entdeckt? - 14. Februar 2008
Supernovae: Kollision von zwei Weißen Zwergen - 1. November 2007
Supernovae: Wenn Weiße Zwerge zu gierig sind - 16. Juli 2007
Links im WWW
Max-Planck-Gesellschaft
Emmy Noether Research Group — Type Ia Supernovae
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