Hyperschnelle Weiße Zwergsterne liefern Hinweise zum Verständnis von Supernovae

Wissenschaftler des RIKEN-Clusters für Pionierforschung haben mithilfe von Computermodellen gezeigt, wie sich ein hypothetischer Typ von Supernova im Maßstab von Tausenden von Jahren entwickeln würde, und Forschern eine Möglichkeit gegeben, nach Beispielen für Supernovae dieses Modells zu suchen, das als „D6“ bekannt ist.

Supernovae sind wichtig für die Kosmologie, da ein Typ, Ia, als „Standardkerze“ verwendet wird, mit der Entfernungen gemessen werden können, und tatsächlich wurden sie für Messungen verwendet, die überraschend für anfängliche Beobachter die Expansion des Universums zeigten wird beschleunigt. Es ist allgemein anerkannt, dass Supernovae vom Typ Ia aus der Explosion entarteter Sterne entstehen, die als Weiße Zwerge bekannt sind – Sterne, die ihren Wasserstoff verbrannt haben und zu kompakten Objekten geschrumpft sind –, aber der Mechanismus, der die Explosionen verursacht, ist nicht gut verstanden.

Kürzlich hat die Entdeckung von Weißen Zwergen, die sich extrem schnell bewegen, einem vorgeschlagenen Mechanismus für die Entstehung dieser Supernovae, D6, zusätzliche Glaubwürdigkeit verliehen. In diesem Szenario durchläuft einer von zwei Weißen Zwergen in einem Doppelsternsystem eine sogenannte „Doppeldetonation“, bei der zuerst eine Heliumschicht an der Oberfläche explodiert und dann eine größere Explosion im Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern des Sterns entzündet wird. Dies führt zur Auslöschung des Sterns, und der Begleiter wird, plötzlich von der Anziehungskraft des explodierenden Sterns befreit, mit enormer Geschwindigkeit weggeschleudert.

Es ist jedoch sehr wenig darüber bekannt, wie die Überreste eines solchen Ereignisses lange nach der ursprünglichen Explosion aussehen würden. Um dies zu untersuchen, beschloss das Team, die langfristige Entwicklung in Form eines Supernova-Überrests Tausende von Jahren nach der Explosion zu simulieren. Tatsächlich waren sie in der Lage, einige Merkmale im Vorläufersystem zu beobachten, die für dieses Szenario spezifisch wären, und boten somit eine Möglichkeit, die Supernova-Physik zu untersuchen, einschließlich eines „Schattens“ oder dunklen Flecks, der von einem hellen Ring umgeben ist. Sie kamen auch zu dem Schluss, dass die Überreste von Explosionen des Typs Ia nicht unbedingt symmetrisch sind, wie allgemein angenommen wird.

Laut Gilles Ferrand, dem Erstautor der Studie, „hat die D6-Supernova-Explosion eine bestimmte Form. Wir waren nicht sicher, dass sie noch lange nach dem ursprünglichen Ereignis im Überrest sichtbar sein würde, aber tatsächlich fanden wir heraus, dass es eine bestimmte Signatur gibt die wir noch Tausende von Jahren nach der Explosion sehen können.“

Shigehiro Nagataki, der Leiter des Astrophysical Big Bang Laboratory bei RIKEN, sagt: „Dies ist ein sehr wichtiger Befund, da er einen Einfluss auf die Verwendung von Ia-Supernovae als kosmische Maßstäbe haben könnte. Früher wurde angenommen, dass sie von einem einzigen Phänomen stammen , aber wenn sie vielfältig sind, dann könnte es eine Neubewertung erfordern, wie wir sie verwenden.“

Ferrand fährt fort: „In der Zukunft planen wir zu lernen, wie man die Röntgenemission unter Berücksichtigung der Zusammensetzung und des Zustands des geschockten Plasmas genauer berechnet, um direkte Vergleiche mit Beobachtungen anstellen zu können. Wir hoffen, dass unsere Arbeit Ergebnisse liefert neue Ideen für Beobachter, wonach man in Supernova-Überresten suchen soll.“

Die Forschung, die in Zusammenarbeit mit einer internationalen Gruppe durchgeführt wurde, zu der auch Forscher der University of Manitoba gehörten, wurde in veröffentlicht Das Astrophysikalische Journal.