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Supernovae vom Typ Ia (SNe Ia) machen etwa ein Viertel aller
Supernovae aus. Sie entstehen, wenn Weiße Zwerge
explodieren. Allerdings ist noch unklar, wie genau der Weiße
Zwerg zur Explosion gebracht werden kann.
Mehr als 95% aller Sterne beenden ihr Leben als Weiße
Zwerge. Auch unsere Sonne wird am Ende ihres Lebens, wenn sie
nicht mehr genügend Brennstoff hat, zu einem Weißen Zwergstern
werden. Nur ein kleiner Bruchteil dieser Weißen Zwerge explodiert
allerdings als Supernova, denn ein isolierter Weißer Zwergstern
ist auf ewig stabil - es kommt nicht zu einer spontanen
Explosion. Gibt es aber in der Nähe eine Quelle für zusätzliche
Materie, z.B. einen anderen Stern, so kann der Weiße Zwerg von
diesem Begleiter Materie abzapfen - mit explosiven
Ergebnissen. Die Astronomen versuchen deshalb herauszufinden,
welche Arten von Doppelsternsystemen mit mindestens einem Weißen
Zwerg zu Typ Ia Supernovae führen können.
Da Weiße Zwerge ziemlich leuchtschwach sind wenn sie nicht gerade
explodieren, können Beobachtungen allein dieses
wohlbekannte "Vorläufer-Problem" nicht lösen. Tests mit
theoretischen Modellen haben sich daher zu einem wichtigen
Werkzeug entwickelt, um den Ursprung der SNe Ia zu verstehen.
Das größte Rätsel ist dabei: Welche Art von Sternen 'spenden' dem
Weißen Zwerg Materie? Ist der Begleiter ein
normaler (sonnenähnlicher) Stern, der Materie stabil an den
Weißen Zwerg weitergibt und diesen auf diese Weise langsam näher
und näher an eine kritische Grenze bringt, oder ist es ein
zweiter Weißer Zwergstern, der in einem sehr kurzen, aber
heftigen Ereignis von dem ersten Weißen Zwerg zerrissen wird und
dabei unmittelbar eine Explosion auslöst?
MPA-Wissenschaftler und ihre Kollegen kombinierten detaillierte
Modelle für die Entwicklung von Doppelsternen, modernste
hydrodynamische Explosionsmodelle, sowie ein ausgeklügeltes
Verfahren um vorherzusagen wie die Energie der Explosion in
beobachtbares Licht (Spektren) umgesetzt wird. Damit fanden sie
heraus, dass verschmelzende Weiße Zwerge, die wie oben
beschrieben direkt explodieren, zu einer Bandbreite von
Helligkeiten führen. Diese entspricht der tatsächlich
beobachteten Bandbreite von Helligkeiten von Typ Ia Supernovae
erstaunlich gut. Noch vielversprechender ist dabei, dass die
meisten dieser Modell-Explosionen in etwa die gleiche Helligkeit
besitzen, die auch bei Beobachtungen am häufigsten
auftritt (siehe Abb. 2). Jedes Modellszenario das für einen
großen Teil der SNe Ia verantwortlich sein soll, muss in der Lage
sein, die beobachteten Trends zu erklären. Das neue Modell kann
aber nicht nur die Helligkeitsverteilung der realen SNe Ia sehr
gut nachbilden, es produziert die Explosionen auch in der
richtigen Anzahl als Funktion der Zeit (siehe Abb. 3).
In diesem speziellen Modell korreliert die maximale Helligkeit
der Explosion direkt mit der Masse des massereicheren (primären)
Weißen Zwerges. Um eine normal helle Explosion zu bekommen,
müssen die Primärsterne vor der Explosion deutlich massereicher
sein als durchschnittliche Weiße Zwerge. Das Team konnte nun
zeigen, dass es einen Entwicklungspfad gibt, der lange bevor die
beiden Sterne verschmelzen zu einem Massenzuwachs des
Primärsterns führt. Allerdings bleibt noch zu zeigen, dass es
eine ausreichend große Anzahl Weißer Zwerge gibt, die auf diesem
Wege genügend Materie von ihrem Begleitern aufsammeln.
Während die MPA-Wissenschaftler einerseits über die
vielversprechenden Ergebnisse erfreut sind, bleiben sie dennoch
vorsichtig. Noch ist unklar, ob dieses Szenario mit vorherigem
Massenstransfer bei Weißen Zwergen in der Natur tatsächlich so
effizient stattfindet, wie es das Modell für die
Doppelsternentwicklung andeutet. Weitere Arbeiten
und (wahrscheinlich) auch zukünftige Beobachtungen sind
notwendig, um die verschiedenen Aspekte des Modells zu überprüfen
und zu bestätigen.
Sollte es sich dabei herausstellen, dass der gefundene
Massenübertrag auf den primären Weißen Zwerg in der Natur
tatsächlich vorkommt, so könnte das heftige Verschmelzen Weißer
Zwerge möglicherweise die Mehrheit der SNe Ia erklären.
Ashley Ruiter, Stuart Sim, Ruediger Pakmor, Markus Kromer, Ivo
Seitenzahl, Stefan Taubenberger
Originalveröffentlichung
Ruiter, A. J.; Sim, S. A.; Pakmor, R.; Kromer, M.; Seitenzahl, I. R.;
Belczynski, K.; Fink, M.; Herzog, M.; Hillebrandt, W.; Roepke, F. K.;
Taubenberger, S.
"On the brightness distribution of Type Ia supernovae from violent
white dwarf mergers",
submitted to MNRAS.The draft is available on astro-ph:
http://adsabs.harvard.edu/abs/2012arXiv1209.0645R
Weitere Publikationen
Li et al. 2012
Maoz et al. 2012 (MMB12)
Graur and Maoz 2012 (GM12)
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