Wissenschaftler des RIKEN Cluster for Pioneering Research haben Computersimulationen genutzt, um zu zeigen, wie sich ein hypothetischer Supernovatyp im Verlauf von Tausenden Jahren entwickeln würde. Das gibt den Forschern eine Möglichkeit, um nach Beispielen für Supernovae dieses als “D6” bezeichneten Modelltyps zu suchen.
Supernovae sind wichtig für die Kosmologie, weil ein Typ – der sogenannte Typ Ia – als “Standardkerze” genutzt wird. Die Standardkerzen erlauben Entfernungsmessungen und sie wurden in der Tat für die Messungen verwendet, die zeigten, dass sich die Expansion des Universums zur Überraschung der ersten Beobachter beschleunigt. Es ist allgemein anerkannt, dass Typ-Ia-Supernovae aus der Explosion von Weißen Zwergen hervorgehen – das sind Sterne, die ihren Wasserstoff aufgebraucht haben und zu kompakten Objekten geschrumpft sind. Aber der Mechanismus, der die Explosionen auslöst, ist nicht sehr gut verstanden.
Kürzlich unterstützte die Entdeckung Weißer Zwerge mit extrem schneller Eigenbewegung einen vorgeschlagenen Mechanismus für diese Supernovae. In diesem D6-Szenario erfährt einer von zwei Weißen Zwergen in einem Doppelsternsystem eine sogenannte Doppeldetonation. Dabei explodiert zunächst eine Oberflächenschicht aus Helium, was dann eine größere Explosion in dem Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern des Sterns auslöst. Das führt zur Vernichtung des Sterns, und der Begleitstern, der jetzt von der gravitativen Anziehung des explodierten Sterns befreit ist, wird mit enormer Geschwindigkeit fortkatapultiert.
Allerdings ist nur sehr wenig darüber bekannt, wie der Überrest eines solchen Ereignisses lange Zeit nach der ersten Explosion aussehen würde. Um diese Frage anzugehen, entschied sich das Team, die langfristige Entwicklung eines Supernova-Überrests im Verlauf von Tausenden Jahren nach der Explosion zu simulieren. Die Forscher konnten tatsächlich einige Merkmale in dem Vorläufersystem beobachten, die für dieses Szenario einmalig wären. Dadurch bietet sich eine Möglichkeit zur Untersuchung der Supernova-Physik, darunter ein “Schatten” oder dunkler Fleck, der von einem hellen Ring umgeben ist. Das Team schlussfolgerte auch, dass die Überreste einer Typ-Ia-Supernova nicht zwingend symmetrisch sind, wie gemeinhin angenommen wird.
“Die D6-Supernovaexplosion hat eine bestimmte Form. Wir waren nicht sicher, dass sie in dem Überrest lange Zeit nach dem ersten Ereignis sichtbar sein würde, aber wir stellten tatsächlich fest, dass es eine bestimmte Signatur gibt, die wir auch noch Jahrtausende nach der Explosion sehen können”, sagte Gilles Ferrand, der Hauptautor der Studie.
“Dies ist eine sehr wichtige Entdeckung, weil sie Auswirkungen auf die Verwendung von Typ-Ia-Supernovae als kosmische Entfernungsmesser haben könnte. Man vermutete bislang, dass sie aus einem einzigen Phänomen hervorgehen, aber wenn sie vielfältig sind, dann könnte das eine Neubewertung der Art und Weise erfordern, wie wir sie verwenden”, sagte Shigehiro Nagataki, der Leiter des Astrophysical Big Bang Laboratory am RIKEN.
“Wir möchten in Zukunft lernen, wie wir die Röntgenemissionen exakter berechnen und die Zusammensetzung und den Zustand des Plasmas berücksichtigen können, um direkte Vergleiche mit Beobachtungen machen zu können. Wir hoffen, dass unsere Studie den Beobachtern neue Ideen geben wird, wonach sie in Supernova-Überresten suchen sollen”, ergänzte Ferrand.
Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit einer internationalen Gruppe durchgeführt, darunter Forschern der University of Manitoba. Sie wurde im Astrophyscial Journal veröffentlicht.
(THK)
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