Astronomen haben erstmals sichtbare Beweise dafür erhalten, dass ein Stern durch zwei Explosionen sein Ende fand. Durch die Untersuchung der jahrhundertealten Überreste der Supernova SNR 0509-67.5 mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) entdeckten sie Muster, die bestätigen, dass der Stern zwei explosive Explosionen erlitt. Diese heute veröffentlichte Entdeckung rückt einige der bedeutendsten Explosionen im Universum in ein neues Licht.
Die meisten Supernovas sind der explosive Tod massereicher Sterne, doch eine wichtige Supernova hat eine unscheinbare Ursache: Weiße Zwerge, die kleinen, inaktiven Kerne, die übrig bleiben, wenn Sterne wie unsere Sonne ihren Kernbrennstoff verbrennen, können eine Supernova vom Typ Ia erzeugen, wie Astronomen es nennen.
„ Die Explosionen von Weißen Zwergen spielen eine entscheidende Rolle in der Astronomie “, sagt Priyam Das, ein Doktorand an der University of New South Wales in Canberra (Australien), der die heute in Nature Astronomy veröffentlichte Studie zu SNR 0509-67.5 leitete . Ein Großteil unseres Wissens über die Ausdehnung des Universums beruht auf Supernovas vom Typ Ia und sie sind zudem die Hauptquelle für Eisen auf unserem Planeten, einschließlich des Eisens in unserem Blut. „ Trotz ihrer Bedeutung bleibt das seit langem bestehende Rätsel des genauen Mechanismus, der ihre Explosion auslöst, ungelöst “, fügt er hinzu.
Alle Modelle zur Erklärung von Supernovas vom Typ Ia gehen von einem Weißen Zwerg in einem Sternpaar aus. Bewegt er sich nahe genug am anderen Stern des Paares, kann er seinem Partner Material entziehen. In der gängigsten Theorie zu Supernovas vom Typ Ia akkumuliert der Weiße Zwerg Materie von seinem Begleiter, bis er eine kritische Masse erreicht und dann eine einzelne Explosion erleidet. Neuere Studien deuten jedoch darauf hin, dass zumindest einige Supernovas vom Typ Ia besser durch eine Doppelexplosion erklärt werden könnten, die ausgelöst wurde, bevor der Stern diese kritische Masse erreichte.
Nun haben Astronomen ein neues Bild aufgenommen, das ihre Vermutung bestätigt: Zumindest einige Supernovas vom Typ Ia explodieren stattdessen durch einen Doppeldetonationsmechanismus. In diesem alternativen Modell bildet der Weiße Zwerg eine Hülle aus gestohlenem Helium um sich herum, die instabil werden und sich entzünden kann. Diese erste Explosion erzeugt eine Schockwelle, die sich um den Weißen Zwerg herum und nach innen bewegt und eine zweite Detonation im Kern des Sterns auslöst – und schließlich die Supernova erzeugt.
Bisher gab es keine eindeutigen, visuellen Beweise für eine Doppeldetonation eines Weißen Zwergs. Kürzlich prognostizierten Astronomen, dass dieser Prozess ein charakteristisches Muster oder einen Fingerabdruck in den noch leuchtenden Überresten der Supernova hinterlassen würde, der noch lange nach der ersten Explosion sichtbar wäre. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Überreste einer solchen Supernova zwei getrennte Kalziumschalen enthalten würden.
Astronomen haben diesen Fingerabdruck nun in den Überresten einer Supernova gefunden. Ivo Seitenzahl, der die Beobachtungen leitete und zum Zeitpunkt der Studie am Heidelberger Institut für Theoretische Studien forschte, sagt, diese Ergebnisse seien „ ein klarer Hinweis darauf, dass Weiße Zwerge lange vor Erreichen der berühmten Chandrasekhar-Massengrenze explodieren können und dass der Mechanismus der ‚Doppeldetonation‘ in der Natur tatsächlich vorkommt .“ Das Team konnte diese Kalziumschichten (im Bild blau) im Supernovaüberrest SNR 0509-67.5 nachweisen, indem es ihn mit dem Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am VLT der ESO beobachtete. Dies liefert starke Hinweise darauf, dass eine Supernova vom Typ Ia auftreten kann, bevor der zugehörige Weiße Zwerg eine kritische Masse erreicht.
Supernovae vom Typ Ia sind der Schlüssel zu unserem Verständnis des Universums. Sie verhalten sich sehr konsistent, und ihre vorhersagbare Helligkeit – unabhängig von ihrer Entfernung – hilft Astronomen, Entfernungen im Weltraum zu messen. Indem sie sie als kosmisches Maßband nutzten, entdeckten Astronomen die beschleunigte Expansion des Universums – eine Entdeckung, die 2011 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Die Untersuchung ihrer Explosionsprozesse hilft uns zu verstehen, warum sie eine so vorhersagbare Helligkeit aufweisen.
Das hat noch einen weiteren Grund, diese Explosionen zu untersuchen. „ Dieser konkrete Beweis einer Doppeldetonation trägt nicht nur zur Lösung eines langjährigen Rätsels bei, sondern bietet auch ein visuelles Spektakel “, sagt er und beschreibt die „ wunderschön geschichtete Struktur “, die eine Supernova erzeugt. Für ihn ist es „unglaublich bereichernd, die inneren Vorgänge einer solch spektakulären kosmischen Explosion aufzudecken .“
VLT der ESO aufgenommene Bild zeigt den Supernova Überrest SNR 0509 675 Es handelt sich um die expandierenden Überreste eines Sterns der vor Hunderten von Jahren in einer Doppeldetonation explodierte der erste fotografische Beweis dafür dass Sterne durch zwei Explosionen sterben können
Die Daten wurden mit dem Multi Unit Spectroscopic Explorer
MUSE am VLT erfasst MUSE ermöglicht es Astronomen die Verteilung verschiedener chemischer Elemente abzubilden die hier in verschiedenen Farben dargestellt sind Kalzium ist blau dargestellt und in zwei konzentrischen Schalen angeordnet Diese beiden Schichten deuten darauf hin dass der inzwischen erloschene Stern mit einer Doppeldetonation explodierte
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