Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sternentod unter überraschenden Umständen

20.05.2010
Neue Ursache für Supernova-Explosionen gefunden

Supernovae, riesige Sternexplosionen, werden von Astronomen nicht nur als kosmische Zollstöcke verwendet, sie sind auch wichtige Produktionsstätten für die chemischen Elemente in unserem Universum. Bisher kannten die Astrophysiker zwei physikalische Prozesse, die zu diesen Energieausbrüchen führen: den Kernkollaps eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebensdauer, und die thermonukleare Detonation eines alten Weißen Zwergsterns. Ein internationales Astronomenteam, dem auch Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Astrophysik angehören, hat nun eine dritte Art dieser Sternexplosionen identifiziert, die in einem alten Sternsystem mit viel Helium stattfinden. (Nature, 20. Mai 2010)

Je nachdem, welche chemischen Elemente im Licht einer Supernova nachgewiesen werden können, ordnen Astronomen diese Explosionen in verschiedene Typen, Ia, Ib, Ic oder II. Da die Lichtkurven der Typ Ia-Supernovae eindeutige Merkmale aufweisen und sehr einheitlich sind, nutzen Astronomen sie als „Standardkerzen“ um die Entfernung zu deren jeweiligen Heimatgalaxien zu bestimmen. Diese Supernovae entstehen, wenn ein Weißer Zwergstern, der ausgebrannte Überrest eines normalen Sterns ähnlich unserer Sonne, die so genannte Chandrasekhar-Grenze erreicht, indem er Material von einem Begleitstern aufsammelt. Das nukleare Brennen im dichten Kern, der größtenteils aus Kohlenstoff und Sauerstoff besteht, zündet erneut und setzt enorme Mengen Energie frei, was dazu führt, dass der Stern als Supernova explodiert.

Der zweite Prozess, der zu einer Supernova-Explosion führt, ist der gravitative Kollaps des Kerns eines sehr massereichen, kurzlebigen Sterns am Ende seiner Lebensdauer. Die Astronomen glauben, dass diese Supernovae als Typ Ib/c oder Typ II beobachtet werden, die insbesondere in Umgebungen mit vielen jungen Sternen stattfinden. Durch die gewaltigen Energien, die bei diesen Explosionen freigesetzt werden, wird der überwiegende Teil der Sternmaterie abgestoßen, es bleibt ein Überrest, der nur einen Bruchteil der Ausgangsmasse des Sterns besitzt.

Im Januar 2005, leuchtete eine schwache Supernova (SN 2005E) im Halo der benachbarten Galaxie NGC 1032 auf, und ein internationales Astronomenteam sammelte Beobachtungsdaten von Teleskopen rund um den Erdball. Erstaunlicherweise passten die Messungen der chemischen Zusammensetzung und der Menge der herausgeschleuderten Sternmaterie zu keinem der beiden bekannten Explosionsmechanismen. In der Umgebung der Supernova deutet nichts auf kürzlich stattfindende Sternentstehung hin und auch die Masse der abgestoßenen Materie ist zu gering (nur etwa ein Drittel der Masse unserer Sonne) für die Explosion eines Riesensterns; d.h. diese Supernova kann nicht durch das Kernkollaps-Szenario erklärt werden. Die Alternative, ein explodierender, alter Weißer Zwergstern, der eine lange Zeit vom Ort seiner Entstehung bis in die Außenbereiche unterwegs war, passt aber auch nicht zu den Beobachtungen, da das Lichtspektrum auf eine andere chemische Zusammensetzung hinweist. Die bei der Supernova SN 2005E herausgeschleuderte Materie enthält einen größeren Anteil an Kalzium und Titan, als je bei einer Supernova beobachtet wurde. Diese Elemente entstehen in Kernreaktionen, die auf Helium basieren – nicht auf Kohlenstoff und Sauerstoff, woraus das Innere von Weißen Zwergen besteht.

Neue Computermodelle zeigen nun, dass die Supernova wahrscheinlich in einem System aus zwei sich eng umkreisenden Weißen Zwergen entstand, wobei die Heliumhülle des einen Sterns vom anderen angesaugt wird. „Sobald sich eine gewisse Menge angesammelt hat, beginnt das Helium auf dem Empfängerstern explosionsartig zu brennen“, sagt Paolo Mazzali (Max-Planck-Insitut für Astrophysik), der die Berechnungen zusammen mit David Arnett (Universität von Arizona) durchführte. „Die einzigartigen Prozesse, die in diesen Explosionen gewisse chemische Elemente erzeugen, könnten einige der Rätsel in Bezug auf die Anreicherung mit chemischen Elementen in unserem Universum lösen. Zum Beispiel könnte dies die Hauptquelle von Titan sein.“

Die Supernova SN 2005E ist wahrscheinlich nicht die einzige schwache Supernova, die durch diesen neuen Art von Explosionen erklärt werden kann. Mehrere ähnliche Supernovae wurden in elliptischen Galaxien gefunden und auch deren Lichtkurven, Umgebung und Materie-Auswurf werden am besten durch eine Helium-Detonation beschrieben.

„Als wie SN 2005 E beobachteten, wurde uns schnell klar, dass wir eine neue Art von Supernova sehen“, sagt Hagai Perets (Weizmann Institut, jetzt am Center for Astrophysics, Universität Harvard), der die Beobachtungen leitete. „Da diese Supernovae relativ lichtschwach sind, können wir sie nur schwer nachweisen. Aber wenn sie in Wirklichkeit gar nicht so selten sind, dann könnten sie uns Antworten auf einige der fundamentalen Rätsel über die Erzeugung der chemischen Elemente im Universum liefern.“

Außergewöhnliche Supernovae sind eine Spezialität dieses Astronomenteams. Vor wenigen Monaten berichteten sie über die erste bestätigte Beobachtung einer anderen, sehr auffälligen Supernova. Diese Art von Explosionen hinterlässt gar keinen Überrest. Je nach Masse beenden Sterne ihr Leben entweder als Weiße Zwerge, als Neutronensterne oder Schwarze Löcher. Extrem massereiche Sterne allerdings können vollständig in der Supernova-Explosion am Ende ihrer Lebendauer zerstört werden. In diesen so-genannten Paar-Instabilitäts-Supernovae werden energiereiche Lichtteilchen in Elektron-Positron-Paare umgewandelt, die den gravitativen Kollaps nicht aufhalten können. Die gewaltige Kontraktion bewirkt eine Explosion des Kerns, die den gesamten Stern vollständig auseinander reißt. Die Astronomen identifizierten erstmals eine derartige Supernova, SN 2007bi, in einer benachbarten Zwerggalaxie und veröffentlichten ihre Ergebnisse im Dezember 2009 in der renommierten Zeitschrift Nature.

Originalveröffentlichungen

H.B. Perets, A. Gal-Yam, P. Mazzali et al., A new type of stellar explosion from a helium rich progenitor, Nature, 20 May 2010

A. Gal-Yam, P. Mazzali, E. O. Ofek, et al., Supernova 2007bi was a pair-instability supernova explosion, Nature, Vol. 462, p. 624-627, 3 December 2009

Kontakt
Dr. Hannelore Hämmerle
Pressesprecherin
Max Planck Institute for Astrophysics
Phone: +49 89 30000-3980
E-Mail: hhaemmerle@mpa-garching.mpg.de
Dr. Paolo Mazzali
Max Planck Institute for Astrophysics
Scuola Normale Superiore and INAF Observatory, Italy
Phone: +49 89 30000-2221
E-Mail: pmazzali@mpa-garching.mpg.de

Dr. Hannelore Hämmerle | Max Planck Institute for Astroph
Weitere Informationen:
http://www.mpa-garching.mpg.de/mpa/institute/news_archives/news1005_mazzali/news1005_mazzali-de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie