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Supernovae: Explosive Vereinigung zweier Weißer Zwerge

Weiße-Zwerge-MergerLaden...
Mittels neuartiger Computersimulationen ist es Astrophysikern erstmals gelungen, eine Supernova-Explosion durch die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergsternen nachzuvollziehen. Diese müssen dabei möglichst viel Masse einbringen, die resultierende Detonation erweist sich überraschender Weise jedoch als schwach.

Bei allen bisherigen Versuchen, eine solche Fusion im Rechner nachzustellen, ergab sich keine Explosion der gewünschten Art, sondern vielmehr eine viel schwächere Nova: Durch die Gravitation des schwereren Partners wird der leichtere Zwerg zerrieben und die Reste sukzessive an der Oberfläche des intakten Zwergs nuklear verbrannt. Rüdiger Pakmor und seine Kollegen von der Emmy-Noether-Forschungsgruppe Modellierung von Typ-Ia-Supernova-Explosionen am Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching waren jetzt erfolgreich. Ihre Berechnungen deckten auch den Fall ab, dass beide Fusionspartner annähernd gleich viel Materie in die Waagschale werfen – jeweils nicht ganz eine Sonnenmasse.

Sub-luminous Ia-SupernovaLaden...
Verschmelzung zur Supernova | Momentaufnahmen der Verschmelzung von zwei weißen Zwergsternen gleicher Masse von ("a") 36 Sekunden vor der Explosion ("c" – weißes Kreuz) bis 10 Sekunden danach ("f"). Die Farben sind ein Maß für die Dichte der Materie, die von blau zu rot ansteigt. Die Diagramme haben unterschiedliche Längenmaßstäbe.
Unter diesen Voraussetzungen stellt sich eine Supernova-Explosion ein, allerdings bildet sich aus dem Ausgangsmaterial der Weißen Zwerge – überwiegend Kohlenstoff und Sauerstoff – jedoch nur eine Zehntelsonnenmasse an Nickel-56. Dessen radioaktiver Zerfall bewirkt das helle Aufleuchten eines solchen "neuen Sterns". Die Ausbeute ist hier nur ein Bruchteil verglichen mit normalen Typ-Ia-Supernovae und dementsprechend ist auch die Leuchtkraft wesentlich geringer.

Auch in Bezug auf die chemische Zusammensetzung der Explosionswolke entspricht das Ergebnis von Pakmor den Beobachtungen etlicher leuchtschwacher Supernovae. Seit der Entdeckung von SN 1991bg vor fast 20 Jahren, dem Prototypen dieser Unterklasse, hatten Astrophysiker versucht, diese Erscheinung im Detail zu verstehen. Diese Unsicherheit war insofern problematisch, da Ia-Explosionen als "Standardkerzen" zur Entfernungsbestimmung von Galaxien verwendet werden.

Mit diesen Resultaten ist dies auch weiterhin möglich, denn die leuchtschwachen Supernovae können auf weite Distanzen nicht mehr beobachtet werden. Die neuen Erkenntnisse helfen jedoch, auch die Abläufe bei den bisher als Standard betrachteten Vertretern genauer zu analysieren. Bei diesen strömt von einem Stern, der sich gerade in seiner Riesenphase befindet, so lange Materie auf einen Weißen Zwerg, bis dieser unter der zusätzlichen Last instabil wird und in der folgenden Detonation zerrissen wird.

Oliver Dreissigacker

© spektrumdirekt

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