Dr. Shing Chi Leung, Assistenzprofessor für Physik an der SUNY Poly, hat als Hauptautor einen Übersichtsartikel über die Entstehung von Typ-Ia-Supernovae veröffentlicht. Der Artikel wurde zusammen mit Dr. Ken’ichi Nomoto, emeritierter Professor der Universität Tokio, in den Proceedings of verfasst Das sechzehnte Marcel-Grossmann-Treffen zur Allgemeinen Relativitätstheorie.
Das MG-Treffen ist eine alle drei Jahre stattfindende Veranstaltung, die 1975 von Remo Ruffini und Abdus Salam mit dem Ziel gegründet wurde, Entwicklungen in der Gravitation und der allgemeinen Relativitätstheorie mit Schwerpunkt auf mathematischen Grundlagen und physikalischen Vorhersagen zu überprüfen. Es fördert die Diskussion über die jüngsten Fortschritte in der Gravitation, der allgemeinen Relativitätstheorie und den relativistischen Feldtheorien, wobei der Schwerpunkt auf mathematischen Grundlagen, physikalischen Vorhersagen und experimentellen Tests liegt. Frühere Treffen fanden in Triest, Shanghai, Kyoto und anderen Großstädten statt. Dr. Leung wurde eingeladen, einen Übersichtsvortrag über die jüngsten Fortschritte bei Typ-Ia-Supernovae zu halten.
Supernovae vom Typ Ia sind bekanntermaßen die Explosion von weißen Kohlenstoff-Sauerstoff-Zwergen. Diese Objekte sind der Endpunkt von Sternen mit einer Masse zwischen dem 3- bis 8-fachen der Sonne. Supernovae vom Typ Ia werden durch instabiles Verbrennen von Materie auf dem Weißen Zwerg ausgelöst, was später zu einem thermonuklearen Durchgehen und einer Explosion führt. Das genaue Bild, wie und wann die Explosion stattfindet, ist jedoch höchst unklar.
Theoretisch war es eine lange Debatte darüber, ob der Weiße Zwerg bei der Chandrasekhar-Masse explodiert, dh der Masse, über der der Weiße Zwerg dynamisch instabil wird. Bisher gibt es keinen Konsens darüber, welcher Kanal (Chandrasekhar-Masse oder Sub-Chandrasekhar-Masse) in der Supernova-Population der dominierende ist. Die Kenntnis dieser Supernovae ist wichtig, da Supernovae vom Typ Ia zu 20–30 % aller Supernovae beitragen und sie verwendet werden, um die kosmische Expansion zu untersuchen.
In dem Artikel verwendete das Team das chemische Element Mangan als Schlüssel zur Sondierung des Hauptexplosionskanals. Die Produktion dieses Elements erfordert eine hohe Dichte (einige Milliarden mal die Dichte von Wasser) und eine hohe Temperatur (über 5 Milliarden Kelvin) während einer Supernova-Explosion. Und Chandrasekhar-Massensupernova vom Typ Ia ist der einzige Typ, der diese Bedingungen während der Explosion schafft. Das Team modellierte einige Supernova-Überreste in der kürzlich beobachteten Galaxie (z. B. 3C 397). Sie fanden heraus, dass die hohen Manganmengen in diesen Objekten das Chandrasekhar-Massenmodell begünstigen.
Das Team beobachtete auch ähnliche Hinweise von Sternen in der Galaxie. Indem sie die Sterne von den ältesten bis zu den jüngsten aus jüngsten Sterndurchmusterungen (z. B. APOGEE) anordneten, fanden sie heraus, dass ein erheblicher Anteil der Typ-Ia-Supernovae Chandrasekhar-masseweiß sein muss, um den Trend von Mangan über Generationen von Sternen zu erklären Zwerge. Beide Ergebnisse befürworten das Chandrasekhar-Massenmodell als dominanten Explosionskanal.
Zukünftige Beobachtungen der chemischen Häufigkeit auf astrophysikalischen Objekten durch Missionen wie die X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM, die 2023 gestartet werden soll) werden die chemische Häufigkeit von astrophysikalischeren Systemen (z. B. Supernova-Überresten, Sternen, Galaxien) messen. Diese hochauflösenden Daten werden die Entartung des aktuellen Bildes brechen.
Mehr Informationen:
Shing-Chi Leung et al., Type Ia supernovae and their explosive nucleosynthese: Constraints on progenitors, Das sechzehnte Marcel-Grossmann-Treffen (2023). DOI: 10.1142/9789811269776_0374
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