Supernovae vom Typ 1a werden verwendet, um die Entfernung im Universum zu messen, da sie mit derselben Helligkeit explodieren und explodieren, wenn ein weißer Zwergstern eine bestimmte Menge Material von einem binären Begleiter verbraucht. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Supernovae-Explosionen vom Typ 1a klumpig und ungleichmäßig beginnen, aber eine zweite kugelförmige Explosion überwältigt die erste und erzeugt einen glatten Rückstand. Dies legt die Grenzen der Unsicherheit bei Entfernungsmessungen fest, bei denen Supernovae vom Typ 1a verwendet werden.
Astronomen berichten von bemerkenswerten neuen Erkenntnissen, die eine jahrzehntelange Debatte über eine Art von Supernovae beleuchten, die Explosionen, die den endgültigen Untergang eines Sterns markieren: Stirbt der Stern bei einem langsamen Brand oder mit einem schnellen Knall? Aus ihren Beobachtungen geht hervor, dass die durch die Explosion ausgestoßene Materie eine signifikante periphere Asymmetrie, aber ein nahezu kugelförmiges Inneres aufweist, was höchstwahrscheinlich darauf hindeutet, dass sich die Explosion schließlich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet.
Diese Ergebnisse werden heute in Science Express, der Online-Version des Forschungsjournals Science, von Lifan Wang, Texas A & M University (USA), und den Kollegen Dietrich Baade und Ferdinando Patat von ESO veröffentlicht.
„Unsere Ergebnisse deuten stark auf einen zweistufigen Explosionsprozess bei dieser Art von Supernova hin“, kommentiert Wang. "Dies ist eine wichtige Erkenntnis mit möglichen Auswirkungen auf die Kosmologie."
Anhand von Beobachtungen von 17 Supernovae, die über mehr als 10 Jahre mit dem Very Large Telescope der ESO und dem Otto Struve Telescope des McDonald Observatory durchgeführt wurden, gelangten Astronomen auf die Form und Struktur der Trümmerwolke, die aus Supernovae vom Typ Ia herausgeworfen wurde. Es wird angenommen, dass solche Supernovae das Ergebnis der Explosion eines kleinen und dichten Sterns - eines weißen Zwergs - in einem binären System sind. Während sein Begleiter kontinuierlich Materie auf den Weißen Zwerg verschüttet, erreicht der Weiße Zwerg eine kritische Masse, was zu einer tödlichen Instabilität und der Supernova führt. Aber was die anfängliche Explosion auslöst und wie sich die Explosion durch den Stern ausbreitet, ist seit langem ein heikles Thema.
Die beobachteten Supernovae Wang und seine Kollegen traten in fernen Galaxien auf und konnten aufgrund der großen kosmischen Entfernungen mit herkömmlichen bildgebenden Verfahren, einschließlich Interferometrie, nicht detailliert untersucht werden. Stattdessen bestimmte das Team die Form der explodierenden Kokons, indem es die Polarisation des Lichts der sterbenden Sterne aufzeichnete.
Die Polarimetrie beruht auf der Tatsache, dass Licht aus elektromagnetischen Wellen besteht, die in bestimmte Richtungen schwingen. Reflexion oder Streuung von Licht begünstigt bestimmte Orientierungen der elektrischen und magnetischen Felder gegenüber anderen. Aus diesem Grund kann eine polarisierende Sonnenbrille das von einem Teich reflektierte Sonnenlicht herausfiltern. Wenn Licht durch die sich ausdehnenden Trümmer einer Supernova streut, behält es Informationen über die Ausrichtung der Streuschichten bei. Wenn die Supernova sphärisch symmetrisch ist, sind alle Orientierungen gleich vorhanden und werden gemittelt, sodass keine Nettopolarisation auftritt. Wenn die Gashülle jedoch nicht rund ist, wird dem Licht eine leichte Nettopolarisation eingeprägt.
„Diese Studie war möglich, weil die Polarimetrie dank der Lichtsammelkraft des Very Large Telescope und der sehr präzisen Kalibrierung des FORS-Instruments ihre volle Stärke entfalten konnte“, sagt Dietrich Baade.
"Unsere Studie zeigt, dass Explosionen von Supernovae vom Typ Ia wirklich dreidimensionale Phänomene sind", fügt er hinzu. "Die äußeren Bereiche der Explosionswolke sind asymmetrisch, wobei verschiedene Materialien in" Klumpen "vorkommen, während die inneren Bereiche glatt sind."
Das Forschungsteam entdeckte diese Asymmetrie erstmals im Jahr 2003 im Rahmen derselben Beobachtungskampagne (ESO PR 23/03 und ESO PR Photo 26/05). Die neuen, umfassenderen Ergebnisse zeigen, dass der Polarisationsgrad und damit die Asphärizität mit der intrinsischen Helligkeit der Explosion korreliert. Je heller die Supernova, desto glatter oder weniger klumpig ist sie.
„Dies hat einige Auswirkungen auf die Verwendung von Supernovae vom Typ Ia als Standardkerzen“, sagt Ferdinando Patat. „Diese Art von Supernovae wird verwendet, um die Beschleunigungsrate der Expansion des Universums zu messen, vorausgesetzt, diese Objekte verhalten sich einheitlich. Asymmetrien können jedoch zu Dispersionen in den beobachteten Mengen führen. “
„Unsere Entdeckung schränkt erfolgreiche Modelle thermonuklearer Supernova-Explosionen stark ein“, fügt Wang hinzu.
Modelle haben vorgeschlagen, dass die Klumpenbildung durch einen langsamen Verbrennungsprozess verursacht wird, der als „Deflagration“ bezeichnet wird und eine unregelmäßige Aschespur hinterlässt. Die Glätte der inneren Regionen des explodierenden Sterns impliziert, dass die Verpuffung in einem bestimmten Stadium einem heftigeren Prozess Platz macht, einer „Detonation“, die sich mit Überschallgeschwindigkeit fortbewegt - so schnell, dass alle Asymmetrien in der verbleibenden Asche beseitigt werden dahinter durch das langsamere Brennen der ersten Stufe, was zu einem glatteren, homogeneren Rückstand führt.
Originalquelle: ESO-Pressemitteilung
