Ein internationales Team von Astronomen gibt heute bekannt, dass sie den wahrscheinlich überlebenden Begleitstern einer titanischen Supernova-Explosion identifiziert haben, die im Jahr 1572 vom großen dänischen Astronomen Tycho Brahe und anderen Astronomen dieser Zeit beobachtet wurde.
Diese Entdeckung liefert den ersten direkten Beweis für die seit langem bestehende Annahme, dass Supernovae vom Typ Ia aus binären Sternensystemen stammen, die einen normalen Stern und einen ausgebrannten weißen Zwergstern enthalten. Der normale Stern verschüttet Material auf den Zwerg, was schließlich eine Explosion auslöst.
Die Ergebnisse dieser Forschung unter der Leitung von Pilar Ruiz-Lapuente von der Universität Barcelona, Spanien, werden am 28. Oktober im britischen Wissenschaftsjournal Nature veröffentlicht. „Bisher gab es keine Hinweise auf eine bestimmte Art von Begleitstern unter den vielen vorgeschlagenen. Hier haben wir einen klaren Weg gefunden: Der Fütterungsstern ähnelt unserer Sonne, ist etwas älter “, sagt Ruiz-Lapuente. "Die hohe Geschwindigkeit des Sterns hat unsere Aufmerksamkeit darauf gelenkt", fügte sie hinzu.
Supernovae vom Typ Ia werden verwendet, um die Geschichte der Expansionsrate des Universums zu messen. Sie sind daher von grundlegender Bedeutung, um Astronomen das Verständnis des Verhaltens der Dunklen Energie zu erleichtern, einer unbekannten Kraft, die die Expansion des Universums beschleunigt. Das Finden von Beweisen zur Bestätigung der Theorie, wie Supernovae vom Typ Ia explodieren, ist entscheidend, um Astronomen zu versichern, dass die Objekte besser als zuverlässige Kalibratoren für die Ausdehnung des Weltraums verstanden werden können.
Die Identifizierung des überlebenden Mitglieds des herausragenden Duos liest sich wie eine Tatort-Ermittlungsgeschichte. Obwohl die heutigen Astronomen 432 Jahre später am Ort der Katastrophe ankamen, haben sie mithilfe astronomischer Forensik einen der Täter geschnappt, der vom Ort der Explosion wegstürmte (die jetzt von einer riesigen Blase heißen Gases namens Tychos Supernova-Überrest umgeben ist). . In den letzten sieben Jahren wurden der außer Kontrolle geratene Stern und seine Umgebung mit verschiedenen Teleskopen untersucht. Das Hubble-Weltraumteleskop spielte eine Schlüsselrolle, indem es die Bewegung des Sterns vor dem Hintergrund des Himmels genau maß. Der Stern überschreitet das Tempolimit für diese bestimmte Region der Milchstraße, indem er sich dreimal schneller bewegt als die umgebenden Sterne. Wie ein Stein, der von einer Schlinge geworfen wurde, raste der Stern in den Weltraum und behielt die Geschwindigkeit seiner Orbitalbewegung bei, als das System durch die Explosion des Weißen Zwergs gestört wurde.
Dies allein ist nur ein Indiz dafür, dass der Stern der Täter ist, da es alternative Erklärungen für sein verdächtiges Verhalten gibt. Es könnte mit hoher Geschwindigkeit vom galaktischen Lichthof hereinfallen, der die Scheibe der Milchstraße umgibt. Aber Spektren, die mit dem 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskop in La Palma und dem 10-Meter-W.M. Keck-Teleskope in Hawaii zeigen, dass der Verdächtige den hohen Gehalt an schweren Elementen aufweist, der für Sterne typisch ist, die in der Scheibe der Milchstraße wohnen, nicht im Heiligenschein.
Der vom Ruiz-Lapuente-Team gefundene Stern ist eine alternde Version unserer Sonne. Der Stern hat begonnen, seinen Durchmesser zu vergrößern, während er sich einer roten Riesenphase nähert (dem Endstadium des Lebens eines sonnenähnlichen Sterns). Es stellt sich heraus, dass der Stern dem Profil des Täters in einer der vorgeschlagenen Supernova-Vermutungen entspricht. In Supernova-Binärsystemen vom Typ Ia altert der massereichere Stern im Paar schneller und wird schließlich zu einem weißen Zwergstern. Wenn der sich langsamer entwickelnde Begleitstern anschließend bis zu dem Punkt altert, an dem er sich zu vergrößern beginnt, verschüttet er Wasserstoff auf den Zwerg. Der Wasserstoff sammelt sich an, bis der Weiße Zwerg eine kritische und präzise Massenschwelle erreicht, die als Chandrasekhar-Grenze bezeichnet wird, wo er als titanische Atombombe explodiert. Die Energieabgabe dieser Explosion ist so bekannt, dass sie als Standardkerze zur Messung großer astronomischer Entfernungen verwendet werden kann. (Eine astronomische „Standardkerze“ ist jede Art von Leuchtobjekt, dessen Eigenleistung so genau bestimmt wird, dass Entfernungsmessungen basierend auf der Geschwindigkeit durchgeführt werden können, mit der das Licht über astronomische Entfernungen gedimmt wird.)
„Unter den verschiedenen Systemen mit weißen Zwergen, die Material von einem Begleiter mit Sonnenmasse erhalten, wird aus theoretischen Gründen angenommen, dass einige lebensfähige Vorläufer von Supernovae vom Typ Ia sind. Ein System namens U Scorpii hat einen weißen Zwerg und einen Stern ähnlich dem hier gefundenen. Diese Ergebnisse würden bestätigen, dass solche Binärdateien zu einer Explosion führen werden, wie sie von Tycho Brahe beobachtet wurde, aber dies würde in einigen hunderttausend Jahren geschehen “, sagt Ruiz-Lapuente.
Eine alternative Theorie der Supernovae vom Typ Ia ist, dass zwei weiße Zwerge sich gegenseitig umkreisen und durch die Emission von Gravitationsstrahlung (Gravitationswellen) allmählich Energie verlieren. Wenn sie Energie verlieren, drehen sie sich aufeinander zu und verschmelzen schließlich, was zu einem weißen Zwerg führt, dessen Masse die Chandrasekhar-Grenze erreicht und explodiert. "Tychos Supernova scheint nicht durch diesen Mechanismus erzeugt worden zu sein, da ein wahrscheinlich überlebender Begleiter gefunden wurde", sagt Alex Filippenko von der University of California in Berkeley, Mitautor dieser Forschung. Er sagt, dass es dennoch möglich ist, dass es zwei verschiedene Evolutionspfade zu Supernovae vom Typ Ia gibt.
Am 11. November 1572 bemerkte Tycho Brahe einen Stern im Sternbild Cassiopeia, der so hell war wie der Planet Jupiter (der sich am Nachthimmel in Fische befand). An diesem Ort war noch nie ein solcher Stern beobachtet worden. Es entsprach bald der Helligkeit der Venus (die am Himmel vor dem Morgengrauen bei -4,5 lag). Etwa zwei Wochen lang war der Stern bei Tageslicht zu sehen. Ende November begann es zu verblassen und seine Farbe zu ändern, von hellem Weiß über Gelb und Orange bis hin zu schwachem rötlichem Licht. Im März 1574 verschwand es schließlich aus der Sicht, nachdem es etwa 16 Monate lang mit bloßem Auge sichtbar war. Tychos akribische Aufzeichnung der Aufhellung und Verdunkelung der Supernova ermöglicht es den Astronomen nun, ihre „leichte Signatur“ als die einer Supernova vom Typ Ia zu identifizieren.
Die Supernova von Tycho Brahe war insofern sehr wichtig, als sie den Astronomen des 16. Jahrhunderts half, die Idee der Unveränderlichkeit des Himmels aufzugeben. Gegenwärtig bleiben Supernovae vom Typ Ia Schlüsselakteure bei den neuesten kosmologischen Entdeckungen. Um mehr über sie und ihren Explosionsmechanismus zu erfahren und sie als kosmologische Sonden noch nützlicher zu machen, untersucht ein aktuelles Hubble-Weltraumteleskopprojekt unter der Leitung von Filippenko eine Probe von Supernovae in anderen Galaxien zum Zeitpunkt ihrer Explosion.
Originalquelle: Hubble-Pressemitteilung
