Forschungsgebiete
Aus der Reihe aktuelle Forschungsmeldungen des MPA
Neutronensterne am Rande des Kollapses - Januar 2018Neutronensterne sind die dichtesten Objekte im Universum. Ihre genauen Eigenschaften sind jedoch nicht bekannt. Auf Basis aktueller Beobachtungen und unter Nutzung von Computer-Berechnungen ist es einem internationalen Wissenschaftlerteam mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) nun gelungen, die Größe dieser Sterne genauer einzugrenzen. Die Wissenschaftler konnten damit eine Reihe von theoretischen Beschreibungen für die Neutronensternmaterie ausschließen. Andreas Bauswein, Hans-Thomas Janka, Oliver Just |
Die Lücke wird geschlossen: Von massereichen Sternen zu Supernovae in 3D - November 2017Ein Team von Astrophysikern von der Queen's University Belfast, dem Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA) und der Monash University (Australien) hat zum ersten Mal dreidimensionale Computersimulationen vom Ende eines massereichen Sterns durchgeführt, die dessen Entwicklung von seiner letzten Phase des nuklearen Brennens, über den Kollaps seines eisernen Kerns bis zu den ersten Sekunden der einsetzenden Explosion als Supernova nachverfolgen. Mit Beginn des Kollapses wirbeln heftige, großskalige Konvektionsströmungen die Schale des Sterns auf, in der noch Sauerstoffbrennen stattfindet. Die Simulationen zeigen, dass diese Konvektion die Explosion des Sterns entscheidend unterstützen kann. Bernhard Müller, Hans-Thomas Janka |
Dreidimensionale Computermodelle stützen Neutrinos als Ursache von Supernovaexplosionen - August 2015Neueste Computersimulationen in drei Dimensionen nähern sich einer Antwort auf die jahrzehntealte Frage wie massereiche Sterne als Supernovae explodieren. Bereits Mitte der 1960er Jahre wurde vorgeschlagen, dass Neutrinos dabei eine zentrale Rolle spielen, weil der neu entstehende Neutronenstern im Zentrum eines sterbenden Sterns diese in riesiger Zahl abstrahlt. Doch erst jetzt, mit den stärksten verfügbaren Supercomputern, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass dieser neutrinogetriebene Explosionsmechanismus tatsächlich funktioniert. Hans-Thomas Janka |
Computersimulation zeigt erfolgreiche Sternexplosion in drei Dimensionen - April 2015Massereiche Sterne explodieren am Ende ihres Lebens als Supernova, doch wie genau verläuft die Explosion und welche Rolle spielen ganz unterschiedliche physikalische Prozesse? Zum ersten Mal konnten Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Astrophysik nun eine Sternexplosion vollständig in allen drei Dimensionen mit detaillierter Physik simulieren. Dabei zeigt sich, dass die energiereichen, vom Neutronenstern abgestrahlten Neutrinos wie erwartet die Explosion auslösen, indem sie die Sternmaterie heizen. Turbulente Strömungen unterstützen diesen Prozess und führen zu einer energiereicheren Explosion. Hans-Thomas Janka |
Asymmetrische Neutrinoemission: Ein neues Phänomen in entstehenden Neutronensternen - Oktober 2014Neutronensterne, die im Zentrum kollabierender und explodierender massereicher Sterne entstehen, besitzen extrem hohe Temperaturen und Dichten und strahlen daher riesige Mengen von Neutrinos ab. Erste dreidimensionale Computersimulationen der Neutronensternbildung zeigen einen unerwarteten, lang anhaltenden Unterschied der Neutrinoabstrahlung auf zwei gegenüberliegenden Halbkugeln. Sollte dieses erstaunliche Ergebnis der theoretischen Modelle physikalisch real sein, würde eine solche Emissionsdifferenz den Neutronenstern in einem Rückstoß beschleunigen. Außerdem ergäben sich weitreichende Konsequenzen für die Entstehung schwerer Elemente in Sternexplosionen sowie für die Messung von Neutrinos aus einer zukünftigen Supernova in unserer Milchstraße. Hans-Thomas Janka |
Kosmische Klänge von Neutronensternen - Februar 2012Bei der Kollision von Neutronensternen, den extrem kompakten Überresten ausgebrannter und kollabierter Sterne, entsteht aus zwei leichten Sternen ein schwerer. Das neu geborene Schwergewicht vibriert heftig und sendet dabei charakteristische Raumzeit-Schwingungen aus. Modellrechnungen am Max-Planck-Institut für Astrophysik zeigen nun, wie solche Signale genutzt werden können, um die Größe von Neutronensternen zu bestimmen und damit mehr über das exotische Innenleben dieser Objekte zu erfahren. Hans-Thomas Janka |
Sind Neutronensterne seltsam? - November 2009Der Zustand von Materie im Innern von Neutronensternen, den ultradichten Überresten kollabierter Sterne, ist eine der größten ungeklärten Fragen der Astrophysik. Forscher vom Max-Planck-Institut für Astrophysik zusammen mit Kollegen der Universitäten in Frankfurt, Heidelberg und Jena berechnen, wie bei den zerstörerischen Kollisionen solcher Sterne erzeugte Signale helfen können, dieses Rätsel zu lösen. Andreas Bauswein, Hans-Thomas Janka |
Neue Vorhersagen bestärken die extragalaktische Suche nach Gravitationswellen von Supernovae - Februar 2007Nach Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie soll die Raumzeit wie eine Membran schwingen können. Nun endlich, mehr als 80 Jahre nach dieser theoretischen Vorhersage, sind so empfindliche Messgeräte im Bau, dass solche Gravitationswellen bald messbar werden. Diese Raumzeitschwingungen entstehen zum Beispiel, wenn der Kernbereich (englisch "Core") eines massereichen Sterns in weniger als einer Sekunde zu einem Neutronenstern kollabiert. Trotz der gewaltigen Masse, die dabei nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegt wird, sind die abgestrahlten Wellen dennoch extrem schwach. Um sie überhaupt im Hintergrundrauschen zu finden, sind möglichst genaue Wellenmuster nötig. Mit neuen Supercomputer-Simulationen gelang es nun einer Arbeitsgruppe von Forschern unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik, die erwarteten Gravitationswellen vom Sternkollaps wesentlich zuverlässiger zu bestimmen. H. Dimmelmeier, H.-T. Janka, A. Marek, E. Müller |
Der Ursprung des Krebsnebels - Juli 2006Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Astrophysik haben das Rätsel gelöst, wie der Krebsnebel entstand. Mit ausgefeilten Computersimulationen konnten sie zeigen, dass der Gasnebel die auseinanderfliegende Trümmerwolke eines Sterns mit etwa zehnfacher Sonnenmasse ist, der durch die Wirkung von Neutrinos explodierte. Diese Elementarteilchen wurden in riesiger Zahl abgestrahlt, als der stellare Kern zu einem Neutronenstern kollabierte. F.S. Kitaura, H.-Th. Janka, R. Buras, A. Marek, W. Hillebrandt |
Kurze Gammastrahlenblitze: Letztes Aufflackern kollidierender Neutronensterne - Oktober 2005Forscher vom Max-Planck-Institut für Astrophysik lösen mit Hilfe von Computersimulationen die Einsteinschen Gleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie, um die kosmischen Katastrophen zu ergründen, wenn zwei Neutronensterne kollidieren und zerrissen werden. Die Computermodelle bestätigen, dass solche Ereignisse die kurzen Gammastrahlenblitze erzeugen können, deren Entfernung kürzlich durch Beobachtungen mit den Satelliten Swift und HETE bestimmt wurde. R. Oechslin, H.-Th. Janka |
Kurze Gammablitze - Neue Modelle beleuchten rätselhafte Explosionen - September 2004Neue relativistische Simulationen am Max-Planck-Institut für Astrophysik ermöglichen es, bislang unbekannte Eigenschaften kurzer Gammablitze vorherzusagen. Der Swift Gamma-Ray Burst Explorer, eine Satellitenmission der NASA, deren Start für den Herbst 2004 geplant ist, wird diese Modelle einer Prüfung unterziehen. H.-Thomas Janka, M.A. Aloy, E. Müller |
Neutronensterne als Kanonenkugeln - Oktober 2003Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching und der Universität Chicago ist es gelungen, die hohen Raumgeschwindigkeiten beobachteter Neutronensterne zu erklären. Ihre Computermodelle bestätigen den wahrscheinlichen Zusammenhang mit Asymmetrien bei Sternexplosionen. Hans-Thomas Janka, Konstantinos Kifonidis, Ewald Müller, Leonhard Scheck, Tomek Plewa |
Supernova-Problem noch immer ungelöst - Juni 2003Am Max-Planck-Institut für Astrophysik wurden die weltweit besten Computersimulationen zum Gravitationskollaps massereicher Sterne durchgeführt. Obwohl dabei die Wechselwirkungen von Elementarteilchen mit bislang unerreichter Genauigkeit berücksichtigt wurden, gelang es dennoch nicht, Supernova-Explosionen im Modell nachzuvollziehen. Robert Buras, Konstantinos Kifonidis, Markus Rampp and Hans-Thomas Janka |
Wie explodieren massereiche Sterne? - Februar 2001Ein einfaches, analytisches Modell, das am Max-Planck-Institut für Astrophysik entwickelt wurde, erlaubt es, die komplizierten Prozesse zu untersuchen, die zur Supernovaexplosion massereicher Sterne führen. Das Modell ermöglicht es, die Rolle von Neutrinos bei der Explosion besser zu verstehen. Es ergänzt dadurch genauere, aber auch weniger leicht zu durchschauende Computersimulationen. Hans-Thomas Janka |
Elemententstehung und Mischvorgänge in "Core-Collapse-Supernovae" - November 1999Am 23. Februar 1987 wurden Astronomen Zeugen einer riesigen Supernovaexplosion in der grossen Magellanschen Wolke. Diese Supernova, SN 1987 A, beendete das Leben des blauen Überriesensterns Sk -69 202, dessen Masse etwa der 15-20fachen Masse unserer Sonne entsprach. K. Kifonidis, T. Plewa, H.-Th. Janka, E. Müller |
