Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Supernovae als kosmische Leuchttürme

09.02.2007
Astrophysiker erklären Unterschiede in der Helligkeit von Supernovae-Explosionen

Wie kosmische Leuchtfeuer stehen Supernovae am Himmel. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Astrophysik und dem Nationalen Astronomischen Institut Italiens haben nun einen Weg gefunden, um Entfernungen im All mit den kosmischen Leuchtfeuern künftig genauer zu messen. Die Forscher konnten zeigen, dass alle Supernovae eines bestimmten Typs mit der gleichen Masse und der gleichen Energie explodieren - die Leuchtstärke hängt nur davon ab, wie viel Nickel die Supernova enthält. Mit diesem Wissen können die Forscher die Helligkeit der Supernovae jetzt genauer eichen. Daher können sie aus der Helligkeit einer Supernova, die sie mit ihren Teleskopen beobachten, künftig präziser bestimmen, wie weit von der Erde entfernt der kosmische Leuchtturm strahlt (Science, 9. Februar 2007).


Der Pfeil zeigt auf die Supernova 2002bo, die Explosion eines weißen Zwergsterns in der Galaxie NGC 3190 im Sternbild Löwe - 60 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. Bild: Benetti et al., MNRAS 384, 261-278 (2004)

Am Ende eines Sternenlebens, wenn der Stern schwer genug geworden ist, steht eine gewaltige Explosion - die Supernova. Für einige Wochen erscheint eine Supernova fast so hell wie eine ganze Galaxie mit Milliarden von Sternen. Die hellsten dieser Supernovae bezeichnen Astrophysiker als Typ Ia. Ihre gemessene scheinbare Helligkeit auf der Erde ist ein Maß für ihren Abstand zu uns - doch dabei gibt es mehrere Unsicherheitsfaktoren. "Die Frage ist immer noch: Wie gut sind Supernovae eigentlich als Entfernungsmaß geeignet, da zum Beispiel die Erkenntnis, dass das Universum beschleunigt expandiert, zu einem großen Teil auf Beobachtungen von Supernovae beruht", erklärt Prof. Wolfgang Hillebrandt. Denn die Supernovae vom Typ Ia sind in ihrer Leuchtkraft untereinander sehr ähnlich, aber doch nicht gleich.

Den Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Astrophysik und dem Nationalen Astronomischen Institut Italiens ist nun ein Durchbruch gelungen. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Explosionsenergie der Typ-Ia-Supernovae nahezu gleich ist - sie entspricht der Fusionsenergie, die ein weißer Zwergstern von etwa dem anderthalbfachen der Masse der Sonne erbrüten kann. Die Mengen an radioaktivem Nickel und mittelschweren chemischen Elementen wie Silizium schwanken dagegen von Supernova zu Supernova und erklären ihre Helligkeitsunterschiede. Eine Supernova leuchtet nämlich umso heller, je mehr Nickel sie enthält.

... mehr zu:
»Astrophysik »Supernova

Bei der Explosion entstehen durch nukleare Fusion von Kohlenstoff und Sauerstoff große Mengen radioaktiver Atomkerne, bei einigen Supernovae vor allem das radioaktive Isotop 56 des Elements Nickel. Die Energie aus seinem radioaktiven Zerfall wird in der Supernova in Licht verwandelt. Die Fusion liefert also sowohl die Energie für die Explosion als auch für das Licht. Die Kernfusion kann allerdings auch bereits bei leichteren Atomkernen wie etwa Silizium enden. Dabei entsteht zwar die gleiche Menge Energie, die Supernova leuchtet aber nicht so hell. Diesen Fall erkennen die Forscher, wenn sie im Lichtspektrum der Supernovae auch das Silizium sehen.

In ihrer Studie hatten die Wissenschaftler im Rahmen einer europäischen Kooperation unter Führung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in den letzten vier Jahren 20 Ia-Supernova-Explosionen jeweils über mehrere Wochen untersucht. Anhand spektroskopischer und photometrischer Daten sowie aufwändiger numerischer Simulationen kamen sie zu den Ergebnissen, die es nun ermöglichen die bisherigen Eichmethoden zu verfeinern. Astronomen kalibrieren Helligkeitsunterschiede bei den Supernovae nämlich mit Hilfe ihrer Lichtkurven, also dem zeitlichen Verlauf, den die Helligkeit bei neu entdeckten Supernovae nimmt. Die Lichtkurven der helleren Supernovae fallen langsamer ab als die der lichtschwächeren. Das schwächste Glied in dieser Eichmethode waren bisher aber die beschränkten Kenntnisse über die Supernovaexplosionen selbst: Woher kommen die Unterschiede in ihrer Helligkeit, und sind die gemachten Korrekturen gerechtfertigt? Die Supernovae, die zur Entfernungsmessung in der Kosmologie ein Rolle spielen, explodierten, als unser Sonnensystem gerade entstand oder noch früher. Es gibt deshalb keine Garantie, dass es die gleichen Explosionen sind wie die, für die die Lichtkurven geeicht wurden.

Um mögliche systematische Unterschiede ausschließen zu können, müssen Wissenschaftler deshalb die Explosionen sehr gut verstehen - dazu haben die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Astrophysik und dem Nationalen Astronomischen Institut Italiens jetzt einen großen Beitrag geliefert. "Unsere überraschenden Ergebnisse liefern nun erstmals eine solide Grundlage dafür, dass wir Supernovae als kosmische Entfernungsmesser nutzen können", sagt Wolfgang Hillebrandt. "Wir verstehen jetzt die Unterschiede in der Helligkeit von Supernovae besser und können deshalb in Zukunft dieses kosmische Metermaß genau eichen." Davon profitieren auch Kosmologen, die aus der Helligkeit der Supernovae auf dunkle Energie schließen können, die für die beschleunigte Expansion des Universums verantwortlich ist, wie die Wissenschaftler glauben.

Originalveröffentlichung:

Paolo A. Mazzali, Friedrich K. Röpke, Stefano Benetti, Wolfgang Hillebrandt
A Common Explosion Mechanism for Type Ia Supernovae
Science, 9. Februar 2007

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Astrophysik Supernova

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung
17.07.2018 | Österreichische Akademie der Wissenschaften

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Europaweit erste Patientin mit neuem Hybridgerät zur Strahlentherapie behandelt

19.07.2018 | Medizintechnik

Waldrand oder mittendrin: Das Erbgut von Mausmakis unterscheidet sich je nach Lebensraum

19.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Automatisiertes Befüllen von Regalen im Einzelhandel

19.07.2018 | Verkehr Logistik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics