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So wie Psychologen und Detektive versuchen, Serienmörder und andere Kriminelle zu „profilieren“, versuchen Astronomen zu bestimmen, welche Art von Sternensystem als Supernova explodieren wird. Es besteht jedoch das Potenzial, sowohl in der Astronomie als auch in der Kosmologie viel zu lernen, indem über mögliche Sternexplosionen theoretisiert wird. Auf dem Treffen der American Astronomical Society in der vergangenen Woche diskutierte Professor Bradley E. Schaefer von der Louisiana State University, Baton Rouge, wie das Durchsuchen alter astronomischer Archive zu einzigartigen wissenschaftlichen Erkenntnissen über Supernovae führen und Informationen über dunkle Energie liefern kann Möglichkeiten, die keine Kombination moderner Teleskope bieten kann. Außerdem, so Schäfer, können Amateurastronomen auch bei der Suche helfen.
Schaefer hat archivierte Daten bis 1890 untersucht. „Archivdaten sind die einzige Möglichkeit, das Langzeitverhalten von Sternen zu sehen, es sei denn, Sie möchten das nächste Jahrhundert jede Nacht im Auge behalten, und dies ist für viele Fragen der Astronomie an vorderster Front von zentraler Bedeutung ," er sagte.
Die Hauptfrage, die Schäfer zu beantworten versucht, ist, welche Sterne Vorläufer für Supernovae vom Typ Ia sind. Astronomen versuchen seit über 40 Jahren, dieses Rätsel aufzuspüren.
Supernovae vom Typ Ia sind bemerkenswert hell, aber auch bemerkenswert gleichmäßig in ihrer Helligkeit und werden daher als die besten astronomischen „Standardkerzen“ für die Messung über kosmologische Entfernungen angesehen. Supernovae vom Typ Ia sind auch der Schlüssel zur Suche nach dunkler Energie. Diese Explosionen wurden als Entfernungsmarker verwendet, um zu messen, wie schnell sich das Universum ausdehnt.
Ein potenzielles Problem besteht jedoch darin, dass sich entfernte Supernovae von Ereignissen in der Nähe unterscheiden können, wodurch die Maßnahmen durcheinander gebracht werden. Schaefer sagte, die einzige Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, bestehe darin, die Art der Sterne zu identifizieren, die als Supernovae vom Typ Ia explodieren, damit Korrekturen berechnet werden können. "Die bevorstehenden Supernova-Kosmologie-Programme mit großem Geld erfordern die Antwort auf dieses Problem, damit sie ihr Ziel der Präzisionskosmologie erreichen können", sagte Schäfer.
Es wurde vorgeschlagen, dass viele Arten von Sternensystemen die potenziellen Supernovae sind, wie beispielsweise doppelte Binärdateien für weiße Zwerge, die erst 1988 entdeckt wurden, und symbiotische Sterne, die sehr selten sind. Der vielversprechendste Vorläufer sind jedoch die wiederkehrenden Novae (RN), bei denen es sich normalerweise um binäre Systeme handelt, bei denen Materie von einem Begleitstern auf einen weißen Zwerg fließt. Die Materie sammelt sich auf der Oberfläche des Weißen Zwergs an, bis der Druck hoch genug ist, um eine thermonukleare Reaktion auszulösen (wie eine H-Bombe). RNs können jedes Jahrhundert mehrere Eruptionen aufweisen (im Gegensatz zu klassischen Novae, bei denen nur eine Eruption beobachtet wurde).
Um die Frage zu beantworten, ob RN Supernova-Vorläufer sind, führte Schäfer umfangreiche Untersuchungen durch, um RN-Umlaufzeiten, Akkretionsraten, Ausbruchsdaten, Eruptionslichtkurven und die durchschnittlichen Größen zwischen Ausbrüchen zu ermitteln.
Eine große Frage war, ob es genügend RN-Vorkommen gab, um die beobachtete Rate an Supernovae zu liefern. Eine andere Frage war, ob der Nova-Ausbruch selbst mehr Material abbläst, als sich zwischen den Ausbrüchen angesammelt hat, damit der Weiße Zwerg nicht an Masse gewinnt.
Beim Betrachten der alten Himmelsfotos konnte er alle entdeckten Eruptionen zählen und die Häufigkeit von RN-Eruptionen bis 1890 messen. Er konnte auch die während eines Ausbruchs ausgestoßene Masse messen, indem er die Sonnenfinsterniszeiten auf den archivierten Fotos maß und dann betrachtete die Änderung der Umlaufzeit über einen Ausbruch.
Auf diese Weise konnte Schaefer beide Fragen beantworten: Es gab genügend RN-Vorkommen, um Quellen für die beobachtete Supernovae-Rate vom Typ Ia zu liefern. "Mit 10.000 wiederkehrenden Novae in unserer Milchstraße ist ihre Anzahl hoch genug, um alle Supernovae vom Typ Ia zu erklären", sagte er.
Er fand auch heraus, dass die Masse des Weißen Zwergs zunimmt und sein Zusammenbruch innerhalb von etwa einer Million Jahren eintreten und eine Supernova vom Typ Ia verursachen wird.
Schaefer kam zu dem Schluss, dass ungefähr ein Drittel aller „klassischen Novae“ tatsächlich RNe mit zwei oder mehr Eruptionen im letzten Jahrhundert sind.
Mit diesem Wissen können astronomische Theoretiker nun die Berechnungen durchführen, um subtile Korrekturen bei der Verwendung von Supernovae zur Messung der Expansion des Universums vorzunehmen, was bei der Suche nach dunkler Energie hilfreich sein kann.
Ein wichtiges Ergebnis dieser Archivsuche ist die Vorhersage eines RN, der jederzeit ausbrechen wird. Ein RN namens U Scorpii (U Sco) ist bereit zu "blasen", und es wurde bereits eine große weltweite Zusammenarbeit (genannt "USCO2009") gegründet, um konzentrierte Beobachtungen (in Röntgen-, Ultraviolett-, optischen und infraroten Wellenlängen) von zu machen die bevorstehende Veranstaltung. Dies ist das erste Mal, dass eine zuversichtliche Vorhersage ermittelt hat, welcher Stern zur Nova wird und in welchem Jahr er explodieren wird.
Während dieser Suche entdeckte Schäfer auch einen neuen RN (V2487 Oph), sechs neue Eruptionen, fünf Umlaufzeiten und zwei mysteriöse plötzliche Helligkeitsabfälle während der Eruptionen.
Eine weitere Entdeckung ist, dass die Effizienz der Nova-Entdeckung „schrecklich niedrig“ ist, sagte Schäfer und liegt typischerweise bei 4%. Das heißt, nur 1 von 25 Novae werden jemals entdeckt. Schäfer sagte, dies sei eine offensichtliche Gelegenheit für Amateurastronomen, Digitalkameras zu verwenden, um den Himmel zu überwachen und alle fehlenden Eruptionen zu entdecken.
Schaefer verwendete Archive aus der ganzen Welt. Die beiden Hauptarchive waren das Harvard College Observatory in Boston, Massachusetts, und der Hauptsitz der American Association of Variable Star Observers (AAVSO) in Cambridge, Massachusetts. Harvard verfügt über eine Sammlung von einer halben Million alten Himmelsfotos, die den gesamten Himmel abdecken. 1000 bis 3000 Bilder jedes Sterns stammen aus dem Jahr 1890. Die AAVSO ist die Clearingstelle für unzählige Messungen der Sternhelligkeit von vielen tausend Amateuren weltweit von 1911 bis 1911 vorhanden.
Quelle: Louisiana State University, Pressekonferenz der AAS
