SUPERNOVAE
Ein Supernova-Typ mit zwei Varianten
von Stefan Deiters
astronews.com
8. Mai 2012

Supernovae vom Typ Ia spielen in der Astronomie eine äußerst wichtige Rolle, da sie als Entfernungsindikatoren verwendet werden. Unstrittig ist bislang, dass bei einer Supernova dieses Typs ein Weißer Zwerg explodiert. Wie es allerdings zu dieser Explosion kommt, dafür gibt es zwei verschiedene Modelle. Eine neue Studie zeigt nun, dass offenbar beide Modelle regelmäßig in der Natur vorkommen - und dies könnte Folgen haben.

Röntgenaufnahme von Tychos Supernova, die der dänische Astronom Tycho Brahe im Jahr 1572 beobachtete. Es handelte sich um eine Supernova vom Typ Ia. Bild: NASA / CXC / Rutgers / K. Eriksen et al. (Röntgendaten) / DSS (sichtbares Licht) [Großansicht]

Supernovae vom Typ Ia sind für die Astronomen so etwas wie kosmische Zollstöcke: Da es sich bei diesen Sternenexplosionen um das explosive Ende eines ganz bestimmten Sternentyps, nämlich eines Weißen Zwergsterns, handelt, sollten sie, so die Theorie der Wissenschaftler, eine berechenbare Helligkeit aufweisen. Kennt man aber die wirkliche Helligkeit eines Objekts, lässt sich durch Vergleich mit der beobachteten Helligkeit auf der Erde, die Entfernung des Objektes berechnen. Da Supernovae sehr hell sind, lassen sie sich auch noch über große Distanzen als Entfernungsindikator verwenden und spielten beispielsweise auch bei der Entdeckung der Dunklen Energie, die im vergangenen Jahr mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet wurde, eine wichtige Rolle.

Weiße Zwerge sind ausgebrannte Reste von sonnenähnlichen Sternen und neigen in der Regel nicht dazu, so ohne weiteres zu explodieren. Das kann nur passieren, wenn sie eine bestimmte Grenzmasse überschreiten, wenn sie also beispielsweise Teil eines Doppelsternsystems sind und von einem Riesenstern oder einem normalen Stern umrundet werden, von dem sie ständig Material abziehen. Dies geschieht dann so lange, bis irgendwann die kritische Grenzmasse erreicht ist und der Weiße Zwerg explodiert.

Doch es gibt noch eine andere Möglichkeit, die auf den ersten Blick unwahrscheinlicher klingen mag, für deren Auftreten es aber in den letzten Monaten mehr und mehr Hinweise gab (astronews.com berichtete). Supernovae vom Typ Ia könnten auch durch die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergsternen ausgelöst werden, die sich zuvor in einem engen Doppelsternsystem umkreist haben. "Frühere Studien haben zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt", so Ryan Foley vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. "Der Widerspruch verschwindet, wenn beide Typen von Explosionen vorkommen."

Die verschiedenen Entstehungsvarianten sollten sich allerdings durch ein bestimmtes Merkmal unterscheiden lassen: Wird der Weiße Zwerg vor der Explosion von einem normalen Stern umkreist, sollte sich in der Umgebung der Supernova noch Gas des Begleitsterns nachweisen lassen. Prallen hingegen zwei Weiße Zwerge zusammen, dürfte kein Gas zu erkennen sein.

Foley und seine Kollegen haben deswegen 23 verschiedene Supernovae vom Typ Ia untersucht und nach Hinweisen auf Gas um den Explosionsort Ausschau gehalten. Dabei stellten die Astronomen fest, dass sich bei den stärkeren Explosionen in der Regel Gas nachweisen ließ, allerdings nicht bei allen untersuchten Supernovae Gas zu finden war. Bei manchen dürfte es sich also auch um Kollisionen zweier Weißer Zwerge gehandelt haben. "Es gibt also definitiv zwei verschiedene Arten von Umgebungen - mit und ohne Ausfluss von Gas. Und beide findet man um Supernovae vom Typ Ia", so Foley.

Die Analyse passt zu einer Reihe von Studien über Supernovae vom Typ Ia aus den vergangenen Monaten, an deren Ende jeweils die Vermutung stand, dass offenbar beide Auslöser-Modelle in der Natur vorkommen. Für die Messung von Entfernungen, der Dunklen Energie und des sich ausdehnenden Universums könnte der Sachverhalt wichtige Konsequenzen haben. Gibt es nämlich zwei verschiedene Arten von Supernovae Ia, muss man diese auch getrennt voneinander betrachten.

"Es ist als würde man das Universum mit verschiedenen Zollstöcken - einige in Metern und die anderen in Yards - vermessen", vergleicht Foley. "Man kommt zwar ungefähr zum gleichen Ergebnis, aber nicht wirklich." Ein Yard sind 0,91 Meter. "Um eine genaue Antwort zu erhalten, muss man die Zollstöcke in Metern und die in Yards sauber auseinanderhalten."

Doch noch etwas ganz anderes verblüfft die Wissenschaftler: "Wieso können Supernovae, die aus  verschiedenen Ursprungssystemen stammen, so ähnlich aussehen", fragt Foley. "Ich habe dafür keine Erklärung." Die Forscher berichten über ihre Ergebnisse in einem Fachartikel in der Zeitschrift The Astrophysical Journal.