Riesensterne sterben einen gewaltsamen Tod: Nach einem mehrere Millionen Jahre langen Leben kollabieren sie und explodieren dann als Supernova. Wie genau diese Sterne explodieren, bleibt ein Rätsel. Eine neue Forschungsarbeit unter Leitung der Michigan State University (MSU) könnte allerdings ein paar Antworten auf diese astronomische Frage geben.
In einer Studie, die in den Astronomical Journal Letters veröffentlicht wurde, beschreibt das Team detailliert, wie es ein dreidimensionales Modell der letzten Momente eines Riesensterns entwickelte. “Das ist etwas, das noch nie zuvor gemacht wurde”, sagte Sean Couch, ein Assistenzprofessor für Physik und Astronomie an der MSU und Hauptautor der Abhandlung. “Das ist ein entscheidender Schritt, um zu verstehen, wie diese Sterne explodieren.”
Das auftretende Problem ist, dass Wissenschaftler bis jetzt nur in der Lage waren, dies für eine Dimension zu tun. Die Natur ist aber dreidimensional. “Wir haben immer eindimensionale Modelle genutzt, die in der Natur nicht vorkommen”, sagte Couch. Neue technologische Entwicklungen erlaubten den Forschern, die 3D-Barriere zu durchbrechen. “Es gibt neue Ressourcen, sowohl Hardware als auch Software, durch die das jetzt möglich ist”, ergänzte er.
Bis jetzt entsprachen die Computermodelle nicht genau dem, was in der realen Welt beobachtet wird. “Wir konnten die verflixten Dinger einfach nicht zum Explodieren bringen”, sagte Couch. “Und das war ein Problem, weil dies das ist, was in der Natur geschieht. Das verriet uns, dass wir etwas übersehen hatten.”
Das andere Problem, welches das 3D-Modell angeht, ist die tatsächliche Form des Sterns. Ältere Computermodelle setzten voraus, dass Sterne perfekt kugelförmig sind. Echte Sterne sehen jedoch nicht so aus, und diese neue Arbeit zeigt, dass die vielen Einzelheiten wichtig dafür sind, Supernova-Explosionen zu verstehen.
Millionen Jahre des nuklearen Brennens in massereichen Sternen enden in Zentralkernen aus Eisen. Dieses Eisen kann von dem Stern nicht als Brennstoff genutzt werden. Ohne jede Brennstoffquelle kollabiert der Stern letztendlich unter seiner eigenen immensen Schwerkraft. “Das beobachten wir in unserem Simulationsprozess”, sagte Couch. “Der Eisenkern baut sich auf, bis er sich selbst nicht länger unterstützen kann und kollabiert.” Die Entwicklung des 3D-Modells ist ein früher Zwischenstopp, wenn es darum geht, die Ursachen für die Explosion von Sternen herauszufinden, aber sie könnte die Art und Weise, wie sich Wissenschaftler dem Supernova-Mechanismus nähern, komplett verändern.
Andere Mitglieder des Forschungsteams sind Emmanouil Chatzopoulos von der University of Chicago, W. David Arnett von der University of Arizona und F. X. Timmes von der Arizona State University. Couch und Timmes arbeiten auch am Joint Institute for Nuclear Astrophysics, einem von der National Science Foundation finanzierten Zentrum, das seinen Sitz zum Teil an der MSU hat. Dort wird untersucht, wie die im Universum beobachteten Elemente entstanden sind. Ein Teil dieser Forschungsarbeit wurde am California Institute of Technology (Caltech) durchgeführt, bevor Couch zur MSU ging.
Abhandlung: “The Three-dimensional Evolution to Core Collapse of a Massive Star” von Sean M. Couch, Emmanouil Chatzopoulos, W. David Arnett und F. X. Timmes.
Quelle: http://msutoday.msu.edu/news/2015/seeing-triple-new-3-d-model-could-solve-supernova-mystery/
(THK)
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