Supernova durch Überfressen

Eigentlich ist so eine Supernova vom Typ Ia schon ziemlich fies. Der Stern, der irgendwann daran zugrundegehen wird, hat nämlich im Grunde alles richtig gemacht und sein langes, bescheidenes Leben als Weißer Zwerg beendet. Als solcher könnte er noch viele Milliarden Jahre – länger, als das Universum alt ist – seinen Kolleginnen und Kollegen beim Verglühen zusehen, hätte er nicht einen jüngeren Partner, der noch in der Blüte seines Lebens steht. Falls nämlich von diesem anderen Stern Material zu unserem Weißen Zwerg fließt, kommt es gern zu einer überschießenden Reaktion. Der (ehemalige) Weiße Zwerg verkraftet das zufließende Material nicht mehr und vergeht in einer Supernova, die die Astronomen als „Typ Ia“ bezeichnen.

In Nature Astronomy berichten Astronomen nun von einem Sternenpaar, dem dieses Schicksal noch bevorsteht.  Das Paar – ein Doppelsternsystem mit dem Namen HD265435 – befindet sich in etwa 1.500 Lichtjahren Entfernung; es besteht aus einem heißen Zwergstern und einem Weißen Zwergstern, die einander alle 100 Minuten eng umkreisen. Weiße Zwerge sind „tote“ Sterne, die ihren gesamten Brennstoff verbrannt haben und in sich selbst kollabiert sind, wodurch sie klein, aber extrem dicht sind.

Man geht davon aus, dass eine Supernova des Typs Ia entsteht, wenn der Kern eines Weißen Zwergsterns wieder zündet und es zu einer thermonuklearen Explosion kommt. Es gibt zwei Szenarien, in denen dies geschehen kann. Im ersten Fall gewinnt der Weiße Zwerg genug Masse, um das 1,4-fache der Masse unserer Sonne zu erreichen, was als Chandrasekhar-Limit bekannt ist. HD265435 passt in das zweite Szenario, bei dem die Gesamtmasse eines nahen Sternsystems aus mehreren Sternen nahe oder über dieser Grenze liegt. Bisher wurden nur eine Handvoll anderer Sternsysteme entdeckt, die diese Grenze erreichen und zu einer Supernova vom Typ Ia führen.

Hauptautorin Ingrid Pelisoli von der University of Warwick, Abteilung für Physik, erklärt: „Wir wissen nicht genau, wie diese Supernovae explodieren, aber wir wissen, dass es passieren muss, weil wir sehen, dass es anderswo im Universum passiert.“ Mithilfe von Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA konnte das Team den heißen Unterzwerg beobachten. Während sie den Weißen Zwerg nicht entdeckten, beobachteten die Forscher, dass die Helligkeit des heißen Unterzwerges im Laufe der Zeit variierte; dies deutet darauf hin, dass ein nahes massereiches Objekt den Stern zu einer Tropfenform verzerrt.

Die Astronomen nutzten dann den Echellette Spectrograph and Imager (ESI) des Palomar Observatoriums und des Keck Observatoriums, um die Radial- und Rotationsgeschwindigkeit des heißen Unterzwerges zu messen, was ihnen erlaubte zu bestätigen, dass der versteckte Weiße Zwerg so schwer ist wie unsere Sonne, aber nur etwas kleiner als der Radius der Erde. Zusammen mit der Masse des heißen Zwergsterns, die etwas mehr als das 0,6-fache der Masse unserer Sonne beträgt, haben beide Sterne die nötige Masse, um eine Supernova vom Typ Ia zu verursachen.

Da sich die beiden Sterne bereits so weit angenähert haben, dass sie sich spiralförmig aufeinander zubewegen, wird der Weiße Zwerg in etwa 70 Millionen Jahren unweigerlich zur Supernova werden. Theoretische Modelle, die speziell für diese Studie erstellt wurden, sagen auch voraus, dass der heiße Unterzwerg zu einem weißen Zwergstern schrumpfen wird, bevor er mit seinem Begleiter verschmilzt.

Typ-Ia-Supernovae sind für die Kosmologie als „Standardkerzen“ wichtig. Ihre Helligkeit ist immer gleich, sodass Astronomen aus der gemessenen Helligkeit auf die Entfernung schließen können. „Je mehr wir verstehen, wie Supernovae funktionieren, desto besser können wir unsere Standardkerzen kalibrieren. Das ist im Moment sehr wichtig, denn bei der Bestimmung der Expansion des Universums gibt es eine Diskrepanz zwischen dem, was wir durch diese Art von Standardkerzen erhalten, und dem, was andere Methoden ergeben“, sagt Pelisoli.

Künstlerische Darstellung des HD265435-Systems in 30 Millionen Jahren, mit dem kleineren Weißen Zwergstern, der den Heißen Unterzwergstern zu einer Tränenform verzerrt. (Bild: University of Warwick/Mark Garlick)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.