Standardkerzen stammen aus zwei Quellen

  • 09. May 2012

Die zur kosmischen Entfernungsbestimmung tauglichen Typ-Ia-Supernovae bestehen aus zwei verschiedenen Untertypen.

In der Astrophysik und Kosmologie sind Supernovae vom Typ Ia als „Standardkerzen“ unentbehrlich. Da ihre absolute Helligkeit nur schwach variiert, dienen sie als Distanzmesser bis hin zu größten Entfernungen. Ein genaues Verständnis des Hergangs ihrer Entstehung und des Vorgängersystems ist deshalb wichtig. Nun zeigt sich, dass diese Supernovae nicht nur auf eine Weise entstehen könnten.

Abb.: Der nach dem dänischen Astronomen Tycho Brahe benannte Tycho-Supernova-Überrest stammt aus einer Typ-Ia-Supernova im Jahr 1572. Mittlerweile ist die ausgeworfene Materie über eine Blase von 55 Lichtjahren Durchmesser verteilt. Das Bild zeigt niederenergetische Röntgenstrahlung (rot), die von der expandierenden Auswurfmaterie herrührt, und hochenergetische Röntgenstrahlung (blau), die auf sehr energiereiche Elektronen hinweist. (Bild: X-ray: NASA / CXC / Rutgers / K.Eriksen et al.; Optical: DSS)

Abb.: Der nach dem dänischen Astronomen Tycho Brahe benannte Tycho-Supernova-Überrest stammt aus einer Typ-Ia-Supernova im Jahr 1572. Mittlerweile ist die ausgeworfene Materie über eine Blase von 55 Lichtjahren Durchmesser verteilt. Das Bild zeigt niederenergetische Röntgenstrahlung (rot), die von der expandierenden Auswurfmaterie herrührt, und hochenergetische Röntgenstrahlung (blau), die auf sehr energiereiche Elektronen hinweist. (Bild: X-ray: NASA / CXC / Rutgers / K.Eriksen et al.; Optical: DSS)

Supernovae vom Typ Ia entwickeln sich, wenn ein ausgebrannter Weißer Zwerg (der nur aufgrund der quantenmechanischen Entartung seines Elektronengases stabil ist) Materie bis über die Chandrasekhar-Grenze von 1,38 Sonnenmassen aufnimmt. Wenn der Weiße Zwerg diese Massengrenze überschreitet, kommt es innerhalb des Sterns zu einer massiven thermonuklearen Kohlenstofffusion, die den Stern vollständig zerreißt. Da die Chandrasekhar-Grenze gut definiert ist, gilt das auch für die absolute Helligkeit dieser Supernovae.

Es gibt zwei Modelle, die erklären, woher der Vorläuferstern einer Supernova die zusätzliche Materie bezieht. Einerseits könnte sie von einem normalen Begleitstern stammen, der langsam seine Hülle an den kompakteren Weißen Zwerg abgibt. Andererseits könnte sie aus dem Zusammenstoß zweier Weißer Zwerge stammen, die immer enger umeinander kreisen, bis sie schließlich verschmelzen und dann explodieren.

Forscher einer internationalen Kollaboration haben nun nachgewiesen, dass beide Typen von Vorgängersternen in der Natur vorkommen. Hierzu untersuchten sie 23 verschiedene Typ-Ia-Supernovae und analysierten insbesondere die Natrium-D-Absorptionslinie in hoher Auflösung. Bei einigen der Supernovae stellten sie eine Blauverschiebung dieser Linie fest, bei anderen nicht. Die Blauverschiebung führen sie auf die expandierenden Gasmassen um den explodierenden Stern zurück, die nur im Fall eines normalen Begleitsterns vorhanden ist. Im Fall einer nackten Verschmelzung zweier Weißer Zwerge ist diese nicht zu sehen.

Von künftigen Untersuchungen der beiden Untertypen von Typ-Ia-Supernovae versprechen sich die Forscher bessere Einsichten darin, warum beide Untertypen ähnlich leuchtstark sind. Auch könnte weitere Forschung zu diesen Abläufen eine präzisere Entfernungsbestimmung in kosmischen Maßstäben liefern.

Dirk Eidemüller

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