Im Hollywood-Blockbuster „Speed“ ist eine Bombe an Bord eines Busses so eingestellt, dass sie explodiert, wenn der Bus langsamer als 50 Meilen pro Stunde fährt. Die Prämisse „werde langsamer und du explodierst“ sorgt für eine actionreiche Handlung im Film und besitzt ein kosmisches Äquivalent.
Eine neue Forschungsarbeit zeigt, dass einige alte Sterne durch ihre schnelle Rotation fortbestehen und wenn sie langsamer werden, explodieren sie als Supernovae. Tausende dieser „Zeitbomben“ könnten in unserer Galaxie verstreut sein.
„Wir haben noch keine dieser ‚Zeitbomben‘-Sterne in unserer Milchstraße gefunden, aber diese Studie spricht dafür, dass wir nach den falschen Anzeichen gesucht haben. Unsere Arbeit zeigt einen neuen Weg auf, nach Supernova-Vorläufern zu suchen“, sagte Astrophysikerin Rosanne Di Stefano vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).
Der spezifische Typ stellarer Explosionen, den Di Stefano und ihre Kollegen untersuchten wird als Typ Ia Supernova bezeichnet. Er tritt auf, wenn ein alter, kompakter Stern – ein Weißer Zwerg – sich destabilisiert.
Ein Weißer Zwerg ist der Überrest eines Sterns, in dem die nukleare Fusion erloschen ist. Typischerweise kann er bis zu 1,4 Sonnenmassen besitzen – eine Grenzmasse, die Chandrasekhar-Masse genannt wird, nach dem Astronom, der sie erstmals berechnete. Nur etwas schwerer, und die Gravitation überwiegt die Kräfte, die den Weißen Zwerg stützen, komprimiert ihn und zündet unkontrollierte nukleare Fusionsprozesse, die den Stern auseinander reißen.
Es gibt zwei mögliche Wege für einen Weißen Zwerg, die Chandrasekhar-Masse zu überschreiten und als Typ Ia Supernova zu explodieren Er kann Gas von einem spendenden Stern ansammeln (Akkretion von Materie) oder zwei Weiße Zwerge können kollidieren. Die meisten Astronomen favorisieren das erste Szenario als die wahrscheinlichere Erklärung. Aber wir würden erwarten, bestimmte Anzeichen zu sehen, wenn diese Theorie korrekt ist, aber das ist bei den meisten Typ Ia Supernovae nicht so.
Beispielsweise sollten wir kleine Mengen von Wasserstoff- und Heliumgas in der Nähe der Explosion registrieren, aber das tun wir nicht. Das Gas würde Materie entstammen, die nicht von dem Weißen Zwerg angesammelt wurde oder von der Zerstörung des Begleitsterns in Folge der Explosion. Astronomen haben auch nach dem spendenden Stern gesucht, nachdem die Supernova abgeklungen war – ohne Erfolg.
Di Stefano und ihre Kollegen schlagen vor, dass die Rotation des Weißen Zwergs dieses Rätsel lösen könnte. Ein Beschleunigungs- / Verlangsamungsprozess würde eine lange Verzögerung zwischen der Akkretionszeit und der Explosion nach sich ziehen. Wenn ein Weißer Zwerg an Masse hinzugewinnt, nimmt auch sein Drehimpuls zu, was ihn schneller rotieren lässt. Wenn der Weiße Zwerg schnell genug rotiert, kann dessen Rotation helfen ihn aufrecht zu halten und die Grenze von 1,4 Sonnenmassen zu überschreiten, wodurch er zu einem Super-Chandrasekhar-Masse-Stern wird.
Wenn die Akkretion einmal stoppt, wird sich die Rotation des Weißen Zwergs verlangsamen. Möglicherweise reicht die Rotation nicht, um der Gravitation entgegen zu wirken, was zu einer Typ Ia Supernova führt.
„Unsere Arbeit ist neu, weil wir zeigen, dass die Beschleunigung und Verlangsamung der Rotation des Weißen Zwergs wichtige Auswirkungen hat. Astronomen müssen den Drehimpuls von Materie ansammelnden Weißen Zwergen daher sehr genau messen, auch wenn das sehr schwierig ist“, erklärte Di Stefano.
Der Verlangsamungsprozess könnte eine Zeitverzögerung von bis zu einer Milliarde Jahren zwischen dem Ende der Akkretion und der Supernova-Explosion erzeugen. Das würde dem Begleitstern erlauben, zu altern und sich in einen zweiten Weißen Zwerg zu entwickeln und jede Materie in der Umgebung zerstreuen.
Wissenschaftler schätzen, dass es in unserer Galaxie drei Typ Ia Supernovae alle 1.000 Jahre gibt. Wenn ein typischer Super-Chandrasekhar-Masse-Stern Millionen Jahre braucht, um sich zu verlangsamen und zu explodieren, dann deuten Berechnungen darauf hin, dass es Dutzende Prä-Explosions-Systeme innerhalb weniger Tausend Lichtjahre Entfernung von der Erde geben sollte.
Diese Supernova-Vorläufer werden schwer zu registrieren sein. Allerdings sollten kommende Wide-Field-Himmelsdurchmusterungen in der Lage sein, sie zu entdecken, etwa Pan-STARRS und das Large Synoptic Survey Telescope.
„Wir kennen noch keinen Super-Chandrasekhar-Masse-Stern in der Milchstraße, aber wir freuen uns darauf, sie zu jagen“, sagte Co-Autor Rasmus Voss von der Radboud University in Nijmegen (Niederlande).
Diese Studie erscheint in einer Abhandlung in der Ausgabe vom 1. September der Astrophysical Journal Letters und ist online verfügbar. Die Autoren sind Di Stefano (CfA), Voss (Radboud University Nijmegen, Niederlande) und J.S.W. Claeys (Universiteit Utrecht, Niederlande).
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge (Massachusetts) ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. CfA Wissenschaftler aus sechs Abteilungen untersuchen den Ursprung, die Entwicklung und das Schicksal des Universums.
Quelle: http://www.cfa.harvard.edu/news/2011/pr201123.html
(THK)
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