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  Tanz in die Katastrophe

Tanz in die Katastrophe

Max-Planck-Astrophysiker simulieren, wie weiße Zwergsterne verschmelzen und dabei zur Supernova werden

Supernovae sind spektakuläre Erscheinungen: Plötzlich flammt irgendwo am Firmament ein "neuer Stern" auf und leuchtet so hell wie eine ganze Galaxie aus Milliarden einzelner Sterne. Hinter solchen kosmischen Katastrophen stecken unterschiedliche Mechanismen. Jetzt haben Forscher am Max-Planck- Institut für Astrophysik in Garching mit Computersimulationen bewiesen, dass einige leuchtstarke Supernovae durch die Verschmelzung zweier Weißer Zwerge zünden - kompakte Überreste erloschener Sterne. Da diese Supernovae zur Entfernungsbestimmung und zur Untersuchung der Expansion des Universums dienen, spielt die Frage nach den Abläufen bei diesen Explosionen eine zentrale Rolle. (Nature, 7. Januar 2010)

Abb. 1: Momentaufnahmen der Verschmelzung von zwei weißen Zwergsternen gleicher Masse von 36 Sekunden vor der Explosion bis 10 Sekunden danach. Die Farben sind ein Maß für die Dichte der Materie, die von blau zu rot ansteigt. Die Diagramme haben unterschiedliche Größenordnungen.
(Bild: MPI für Astrophysik)
linkPfeil.gifFilm: Computersimulation von zwei verschmelzenden Weißen Zwergen (MPEG1 Format)

Sterne mittlerer Masse wie unsere Sonne werden am Ende ihres Lebens zu weißen Zwergsternen, die aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen. Der stellare Fusionsreaktor im Innern ist wegen Brennstoffmangels nicht mehr in Betrieb. Die Sterne sind nur noch so groß wie die Erde und besitzen eine hohe Dichte. Ein Teelöffel voll Materie würde auf unserem Planeten soviel wiegen wie ein Mittelklassewagen.

In einem Doppelsternsystem können gleich zwei dieser exotischen Weißen Zwerge entstehen. Während sie einander umkreisen, strahlen sie Gravitationswellen ab. Der daraus resultierende Energieverlust führt zu immer engeren Umlaufbahnen - die beiden Partner nähern sich immer weiter an und verschmelzen schließlich miteinander. Man nimmt schon lange Zeit an, dass daraus Supernova-Explosionen vom Typ Ia resultieren können.

Eine Forschungsgruppe, die sich am Garchinger Max-Planck-Institut für Astrophysik mit Supernovae beschäftigt, hat nun die Verschmelzung von Weißen Zwergen mit bisher unerreichter Detailfülle am Computer nachgestellt. Falls die beiden Zwerge gleich große Massen haben, läuft die Verschmelzung besonders heftig ab: Ein Teil der Materie des einen Sterns prallt auf den anderen und heizt das Kohlenstoff-Sauerstoff-Gemisch dermaßen auf, dass eine thermonukleare Explosion gezündet wird - die Sterne werden gesprengt und explodieren als Supernova.

"Mit diesen detaillierten Simulationen konnten wir Daten vorhersagen, die sehr gut mit tatsächlichen, am Teleskop gewonnenen Beobachtungen von Supernovae des Typs Ia übereinstimmen", erklärt Dr. Friedrich Röpke vom Supernova-Team. Offenbar tragen in der Natur also verschmelzende Weiße Zwerge zu Supernovae des Typs Ia bei, auch wenn solche Prozesse wahrscheinlich nicht alle diese Explosionen erklären können.

"Supernovae gehören zu den hellsten Explosionen, die wir im Kosmos beobachten", sagt Wolfgang Hillebrandt, Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik und Mitautor des Artikels in der Fachzeitschrift Nature. "Wie sie entstehen, bleibt aber eine ungelöste Frage. Mit unseren Simulationen konnten wir nun das Rätsel um die Vorläufer von Supernovae des Typs Ia teilweise lösen."


HOR / HAE


Originalveröffentlichung:

Rüdiger Pakmor, Markus Kromer, Friedrich K. Röpke, Stuart A.Sim, Ashley J. Ruiter, Wolfgang Hillebrandt, "Sub-luminous type Ia supernovae from the mergers of equal-mass white dwarfs with M~0.9 M_solar", Nature, 7. January 2010


Weiterführende Links:

Webseite der linkPfeil.gifForschungsgruppe
Computersimulation von zwei verschmelzenden Weißen Zwergen ( linkPfeil.gifMPEG4 Format , linkPfeil.gifMPEG1 Format )


Kontakt:
Dr. Hannelore Hämmerle
Pressesprecherin
Max-Planck-Institut für Astrophysik
und Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Tel: +49 89 30000-3980
E-Mail: hhaemmerlempa-garching.mpg.de

Prof. Wolfgang Hillebrandt
Max-Planck-Institut für Astrophysik
Tel: +49 89 30000-2200
E-mail: whillebrandtmpa-garching.mpg.de

Dr. Friedrich K. Röpke
Max-Planck-Institut für Astrophysik
Tel: +49 89 30000-2212
E-mail: froepkempa-garching.mpg.de

Rüdiger Pakmor
Max-Planck-Institut für Astrophysik
Tel: +49 89 30000-2271
E-mail: rpakmormpa-garching.mpg.de

Danksagung:

Wir danken Elena Erastova and Markus Rampp (Max-Planck-Rechenzentrum Garching) für den Film. Dabei wurde die Splotch Visualisierungs-Software von K. Dolag, M. Reinecke, C. Gheller und S. Imboden verwendet.


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Letzte Änderung: 23.8.2010