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SUPERNOVA IA
Vieles spricht für verschmelzende Weiße Zwerge
von Stefan Deiters
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21. März 2012

Seit Jahren bemühen sich Astronomen, den Auslöser einer bestimmten Art von Sternexplosionen zu finden, die vor allem in der Kosmologie eine große Rolle spielen: Supernovae vom Typ Ia. Neue Untersuchungen liefern nun weitere Indizien dafür, dass diese gewaltigen Explosionen durch die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen verursacht werden.

SN 2011fe

Die Supernova SN 2011fe (Kreis) in der Galaxie M101 . Bild: NASA / Swift / Peter Brown (University of Utah)

Supernovae vom Typ Ia sind in der Astronomie von großer Bedeutung: Diese Sternexplosionen sollten nämlich, so die Theorie der Wissenschaftler, eine vorherberechenbare Helligkeit aufweisen, so dass sie sich als Entfernungsindikatoren verwenden lassen. So haben Supernovae vom Typ Ia beispielsweise bei der Entdeckung der Dunklen Energie, die im vergangenen Jahr mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet wurde, eine wichtige Rolle gespielt.

"Da sie so wichtig sind, ist es für Astronomen schon etwas peinlich, dass einige fundamentale Fakten über diese Supernovae noch nicht bekannt sind", meint Stefan Immler vom Goddard Space Flight Center der NASA. "Dank der einmaligen Röntgen- und Ultraviolettdaten von Swift, haben wir nun aber eine bessere Vorstellung davon, was nötig ist, um diese Sterne zur Explosion zu bringen."

Bei Supernovae vom Typ Ia, darüber herrscht bei Astronomen schon lange kein Zweifel mehr, handelt es sich um explodierende Weiße Zwerge. Weiße Zwerge sind die ausgebrannten Überreste von sonnenähnlichen Sternen. Diese explodieren allerdings nicht einfach so, sondern müssen dazu irgendwie eine ganz bestimmte Grenzmasse erreichen. Lange Zeit nahm man an, dass dies in einem Doppelsternsystem passiert, in dem der Weiße Zwerg von einem Riesenstern oder einem normalen Stern umrundet wird und von diesem ständig Material abzieht - bis irgendwann die Grenzmasse erreicht ist und der Weiße Zwerg explodiert.

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Als Alternative wurde in den letzten Jahren immer wieder vorgeschlagen, dass Supernovae vom Typ Ia auch durch die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergsternen ausgelöst werden können, die sich zuvor in einem engen Doppelsternsystem umkreist haben (astronews.com berichtete). Beobachtungen deuten darauf hin, dass beide Szenarien in der Natur vorkommen, allerdings ist bislang unklar welches davon den Normalfall darstellt. Neue Beobachtungen mit dem NASA-Satelliten Swift lieferten nun neue Hinweise.

Swift wurde ursprünglich gestartet, um die mysteriösen Gamma-ray-Bursts zu untersuchen, die in unregelmäßigen Abständen am gesamten Himmel aufleuchten. Zwischen den einzelnen Bursts steht der Satellit aber auch für andere Beobachtungen zur Verfügung und hat so in den vergangenen Jahren über 200 Supernovae untersucht, von denen etwa 30 Prozent Supernovae vom Typ Ia waren.

Bei der Analyse der Röntgendaten der 53 nächstgelegenen Supernovae fiel den Astronomen auf, dass sich bei ihnen keine punktförmige Röntgenquelle erkennen lässt. Sterne blasen im Verlauf ihres nuklearen Lebens immer wieder Gas ins All. Wenn die Stoßwelle einer Supernova auf dieses Gas trifft, sollte es sich so aufheizen, dass es deutlich sichtbare Röntgenstrahlen aussendet. Das Fehlen von Röntgenstrahlen deutet nach Ansicht der Forscher darauf hin, dass sich in den Vorläufersystemen der Supernovae zumindest kein Riesenstern befunden haben kann, der typischerweise besonders große Mengen an Material ins All abstößt.

Der Befund wird von den Untersuchungen einer zweiten Forschergruppe gestützt, die mit Swift zwölf Supernova-Ia-Explosionen innerhalb der ersten zehn Tage nach der Explosion beobachtet haben. In den Daten entdeckten sie jedoch keine Signale, die zu erwarten gewesen wären, wenn die Stoßwelle der Supernova auf einen großen Begleiter getroffen wäre. Zusammengenommen sprechen die Swift-Beobachtungen also dafür, dass Riesensterne als Auslöser der Explosion eines Weißen Zwergs in der Regel kaum in Frage kommen. Es bliebe damit als Möglichkeit ein normaler, sonnenähnlicher Stern oder aber ein zweiter Weißer Zwerg übrig. Die beiden Studien erscheinen in Kürze in den Zeitschriften The Astrophysical Journal Letter und The Astrophysical Journal.

Ein weiterer Hinweis, dass die Astronomen mit ihrer Einschätzung so falsch nicht liegen können, lieferte die Beobachtung der Supernova 2011fe im vergangenen Jahr. SN 2011fe ist die uns am nächsten gelegenen Supernova vom Typ Ia seit etwa 20 Jahren. Zwei weitere Fachartikel widmen sich dieser Supernova, deren Überreste in verschiedenen Wellenlängenbereichen gründlich untersucht wurden. Das Ergebnis ist eindeutig: Der Partner des explodierten Weißen Zwergs muss auf jeden Fall kleiner gewesen sein als unsere Sonne. Vermutlich dürfte es sich also um einen Weißen Zwerg gehandelt haben. 

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siehe auch
SDSS: Neuer Hinweis auf Supernova-Auslöser - 6. März 2012
Hubble: Fahndung im Supernova-Überrest - 13. Januar 2012
Typ Ia-Supernovae: Asymmetrie sorgt für Unterschiede - 1. Juli 2010
Supernovae: Warum Weiße Zwerge explodieren - 18. Februar 2010
Supernovae: Wenn sich Weiße Zwerge zu nahe kommen - 8. Januar 2010
Supernovae: Kollision von zwei Weißen Zwergen - 1. November 2007
Supernovae: Wenn Weiße Zwerge zu gierig sind - 16. Juli 2007
Links im WWW
Swift, Webseite der NASA
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org über SN 2011fe (1)
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org über SN 2011fe (2)
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