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Neues über Tychos Supernova
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik
astronews.com
26. September 2017
Wie sah der Vorläuferstern der berühmten Supernova aus, die
vom dänischen Astronomen Tycho Brahe vor 445 Jahren beobachtet wurde? Einig sind
sich Astronomen heute, dass an der damaligen Explosion ein Weißer Zwergstern beteiligt
war. Eine jetzt vorgestellte Untersuchung deutet darauf hin, dass hier sogar zwei
Weiße Zwerge verschmolzen sind.
Der Überrest der von Tycho Brahe
beobachteten Supernova im Röntgenlicht; eine sich
ausbreitende Stoßwelle ist klar zu erkennen.
Bild: NASA / CXC / Rutgers/K.Eriksen et al.
(Röntgen), DSS (optisch) [Großansicht] |
Ein internationales Team von Wissenschaftlern der Monash University
in Australien, der Universitäten im amerikanischen Towson und
Pittsburgh sowie des Max-Planck-Instituts für Astrophysik hat die Ursprünge der
berühmten Tycho-Supernova neu beleuchtet. Die Wissenschaftler widerlegen die
gängige These, dass Tychos Supernova von einem Weißen Zwerg stammte, der langsam
Material von einem Begleiter in einem Doppelsternsystem akkretiert, also
"aufgesammelt" hat.
Supernovae des Typs Ia (SNe Ia) dienen Beobachtern als sogenannte
Standardkerzen in der modernen Kosmologie; sie spielen außerdem eine wichtige
Rolle in der chemischen Evolution der Galaxien. Der Ursprung dieser gigantischen
kosmischen Explosionen ist jedoch nach wie vor unklar. Obwohl es einen nahezu
universellen Konsens gibt, dass SNe Ia das Ergebnis der thermonuklearen
Zerstörung eines Weißen Zwergs aus Kohlenstoff und Sauerstoff sind, der die
Chandrasekhar-Massengrenze erreicht (etwa das 1,4-fache der Masse unserer
Sonne), ist die genaue Natur ihrer Vorläufer noch unbekannt.
So könnte der Weiße Zwerg nach und nach Materie von einem Begleitstern
anhäufen und damit diese kritische Massengrenze erreichen, an der die nukleare
Kettenreaktion einsetzte; oder die nukleare Explosion könnte durch die
Verschmelzung zweier Weißer Zwerge in einem kompakten Doppelsternsystem
ausgelöst werden. Diese beiden Szenarien unterscheiden sich drastisch in der
Menge der elektromagnetischen Strahlung, die vom Vorläufer im Laufe von
Millionen Jahren vor der Explosion abgestrahlt wird.
Ein Weißer Zwerg, der Material von einem Begleiter akkretiert, wird zu einer
Quelle massenhafter Röntgen- und extremer UV-Photonen - das kanonische
Akkretionsszenario impliziert einen heißen und leuchtkräftigen Vorläufer, der
das umgebende Gas in einem Radius von bis zu etwa 300 Lichtjahren, der
sogenannten Strömgren-Sphäre, komplett ionisieren würde. Nach der Zerstörung des
Weißen Zwergs bei der Supernova-Explosion verschwindet auch die Quelle der
ionisierenden Strahlung.
Allerdings dauert es sehr lange, bis das interstellare Gas rekombiniert und
wieder neutral wird – noch etwa 100.000 Jahre nach der Explosion gibt es einen
ionisierten Nebel rund um die Supernova herum. So kann der Nachweis auch kleiner
Mengen neutralen Gases in der Nähe einer Supernova den Wissenschaftlern helfen,
die Temperatur und Leuchtkraft des Vorläufers eng einschränken.
Vor 445 Jahren beobachtete Tycho Brahe eine Stella nova (einen "neuen Stern")
am Nachthimmel. Beim ersten Auftauchen noch heller als die Venus, verblasste sie
im folgenden Jahr. Heute wissen wir, dass Tycho eine nukleare Zerstörung eines
Weißen Zwerges - eine Supernova vom Typ Ia - beobachtet hatte. Tychos Supernova
ist aufgrund ihrer Geschichte und ihrer relativen Nähe zur Erde eines der am
besten dokumentierten Beispiele für eine Supernova des Typs Ia.
Insbesondere aus optischen Beobachtungen weiß man, dass der Supernova-Rest
heute in das meist neutrale Gas expandiert. So können die Wissenschaftler, indem
sie den Überrest selbst als Sonde seiner Umgebung verwenden, einen heißen,
leuchtkräftigen Vorläufer ausschließen, der eine Strömgren-Sphäre produziert
hätte, die größer ist als der Radius des Überrestes heute, nämlich rund zehn
Lichtjahre. Damit ist sowohl das Szenario endgültig ausgeschlossen, dass
konstant nuklear brennende Weiße Zwerge (Supersoft-Röntgenquellen) voraussetzt,
als auch die Emission aus der Scheibe um einen Weißen Zwerg mit
Chandrasekhar-Masse, der in etwa 100 Millionen Jahren mehr als eine Sonnenmasse
ansammelt (wiederkehrende Novae).
Das Fehlen einer Strömgren-Sphäre passt zu der Verschmelzung eines
Doppelsternsystems aus zwei Weißen Zwergen, wobei auch andere, exotischere
Szenarien möglich sind. Auf die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen als
Ursache für Supernovae vom Typ Ia hatten in den letzten Jahren immer mehr
Beobachtungen und Untersuchungen hingewiesen (astronews.com
berichtete).
Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.
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