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 Physiker entdecken neuen Transportmechanismus von Nanopartikeln durch Zellmembranen
14.12.2018 | Universität des Saarlandes

nachricht Tanz mit dem Feind
12.12.2018 | 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: Data use draining your battery? Tiny device to speed up memory while also saving power

The more objects we make "smart," from watches to entire buildings, the greater the need for these devices to store and retrieve massive amounts of data quickly without consuming too much power.

Millions of new memory cells could be part of a computer chip and provide that speed and energy savings, thanks to the discovery of a previously unobserved...

Im Focus: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungen

Pro und Contra in der urologischen Onkologie

14.12.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

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

Tagung 2019 in Essen: LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

14.12.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Rittal heizt ein in Sachen Umweltschutz - Rittal Lackieranlage sorgt für warme Verwaltungsbüros

14.12.2018 | Unternehmensmeldung

Krankheiten entstehen, wenn das Netzwerk von regulatorischen Autoantikörpern aus der Balance gerät

14.12.2018 | Medizin Gesundheit

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