SUPERNOVAE
Warum Weiße Zwerge explodieren
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik 
astronews.com
18. Februar 2010

Supernovae vom Typ Ia sind ausgesprochen wichtige Hilfsmittel zur Bestimmung von Entfernungen im All. Sie entstehen durch die Explosion eines Weißen Zwergs. In der Regel wird dafür das kontinuierliche Einströmen von Material auf den kompakten Stern von einem nahen Begleiter verantwortlich gemacht. In jetzt vom Röntgenteleskop Chandra beobachteten Galaxien gab es allerdings einen anderen Auslöser.

Die Andromedagalaxie (M31) in einem Bild, für das Daten von Chandra, Spitzer und aus dem Digitized Sky Survey kombiniert wurden. Die Chandra-Beobachtungen der Zentralregion von M31 sind oben noch einmal separat dargestellt. Bild: NASA / CXC / MPA / M.Gilfanov & A.Bogdan (Röntgen) /NASA / JPL-Caltech / SSC (Infrarot) /DSS (Optisch) [Großansicht]

Mit neuen Daten des Röntgen-Weltraumteleskops Chandra haben Forscher am Max- Planck-Institut für Astrophysik den Auslöser für eine bestimmte Art von Supernova gefunden. Diese kosmischen Explosionen sind für Kosmologen extrem wichtig, da sie für die Entfernungsbestimmung von Objekten im Universum genutzt werden, und damit Studien zur Ausdehnung des Universums erlauben. Die Ergebnisse zeigen nun, dass Typ Ia Supernovae entstehen, wenn zwei Weiße Zwerge, Überreste größerer Sterne am Ende ihrer Lebensdauer, miteinander verschmelzen.

Die sogenannten Supernovae vom Typ Ia erlauben es, die kosmische Ausdehnung zu bestimmen, da sie auch auf große Entfernungen zu sehen sind und eine verlässliche Lichtkurve haben. Allerdings waren sich die Astronomen bisher nicht sicher, was genau diese Explosionen auslöst. "Es war wirklich äußerst peinlich, dass wir nicht wussten, wie diese Objekte funktionieren; sie sind dermaßen wichtig für unser Verständnis des Universums", sagt Marat Gilfanov vom Max-Planck-Institut für Astrophysik (MPA), der Erstautor des Artikels, der heute in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wird. "Jetzt fangen wir an zu verstehen, was diese Explosionen zur Zündung bringt."

Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass eine Supernova vom Typ Ia dann entsteht, wenn ein weißer Zwergstern - der zusammengestürzte Kern eines alten Sterns - seine Massengrenze übersteigt, instabil wird und explodiert. Für die Massenzunahme gibt es zwei Möglichkeiten: entweder durch Akkretion, wenn der weiße Zwerg Materie von einem sonnenähnlichen Begleitstern ansaugt bis er seine Massengrenze erreicht, oder indem zwei weiße Zwergsterne miteinander verschmelzen.

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Supernovae in den Galaxien, die wir beobachtet haben, fast alle durch die Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen, hervorgerufen werden", sagt Mitautor Akos Bogdan, ebenfalls vom MPA. "Das hatten die meisten Astronomen wohl nicht erwartet." Die Unterschiede zwischen diesen beiden Szenarios könnte auch Auswirkungen darauf haben, wie diese Supernovae zur Entfernungsbestimmung im Universum eingesetzt werden. Weil es Weiße Zwerge mit ganz unterschiedlichen Massen gibt, könnte die Helligkeit der Explosionen bei ihren Verschmelzungen etwas variieren.

Da in den beiden Szenarien unterschiedlichen Mengen an Röntgenstrahlung ausgesandt werden, beobachteten Gilfanov und Bogdan mit Chandra fünf nahe, elliptische Galaxien sowie den Zentralbereich der Andromedagalaxie. Wird eine Supernova durch kontinuierlich einströmende Materie verursacht, so sieht man bereits im Vorfeld der Explosion eine signifikante Röntgenemission. Beim Verschmelzen zweier Weißer Zwerge andererseits, entsteht sehr viel weniger Röntgenstrahlung.

Die Wissenschaftler haben nun herausgefunden, dass die beobachtete Röntgenstrahlung etwa 30 bis 50 mal schwächer ist, als man es im Akkretionsszenario erwarten würde, was diesen Mechanismus praktisch ausschließt. Demnach dominiert die Verschmelzung zweier Weißer Zwerge in diesen Galaxien. Ob dies allerdings auch in Spiralgalaxien der Hauptmechanismus für Typ Ia Supernovae ist, bleibt noch zu klären.

Ein weitere faszinierende Kosequenz dieses Resultats ist, dass Doppelsternsysteme aus zwei Weißen Zwergen offenbar selbst mit den besten Teleskopen nur relativ schwer zu entdecken sind. "Viele Astrophysiker sahen das Verschmelzungsszenario auch deshalb als unwahrscheinliche Lösung an, weil es scheinbar zu wenige Doppelsternsysteme mit Weißen Zwergen gibt", sagt Gilfanov. "Jetzt muss dieser Weg zur Supernova genauer untersucht werden."

Bereits Anfang des Jahres hatten Max-Planck-Forscher nach Auswertung von Computersimulationen von verschmelzenden Weißen Zwergen solche Ereignisse als möglichen Auslöser von Supernovae vom Typ Ia identifiziert (astronews.com berichtete).