Stellar Survivor From 1572 A.D. Explosion unterstützt die Supernova-Theorie | 2020

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Anonim

Ein internationales Team von Astronomen, angeführt von dem Spanier Pilar Ruiz-Lapuente und unter Einbeziehung von Alex Filippenko von der University of California in Berkeley, hat den wahrscheinlich überlebenden Begleitstern für eine Supernova-Explosion aus dem Jahr 1572 identifiziert, die Brahe und andere Astronomen dieser Zeit miterlebten. Diese Entdeckung liefert den ersten direkten Beweis für die lang gehegte Annahme, dass Supernovae vom Typ Ia aus Doppelsternsystemen stammen, die einen normalen Stern und einen ausgebrannten weißen Zwergstern enthalten. Der normale Stern verschüttet Material auf den Zwerg, was schließlich eine Explosion auslöst.

"Bisher gab es keine Hinweise auf eine bestimmte Art von Begleitstern unter den vielen vorgeschlagenen. Hier haben wir einen eindeutigen Pfad identifiziert: Der Fütterungsstern ähnelt unserer Sonne, ist etwas älter", sagte Ruiz-Lapuente von die Universität von Barcelona.

Der explodierende Stern aus dem 16. Jahrhundert, der in der Konstellation Cassiopeia auftauchte, wurde etwa zwei Wochen lang bei Tageslicht gesehen und blieb 16 Monate lang für das bloße Auge sichtbar. Brahes akribische Aufzeichnung der Aufhellung und Verdunkelung der Supernova ermöglicht es den Astronomen nun, ihre "leichte Signatur" als die einer Supernova vom Typ Ia zu identifizieren.

"Dies war am Ende des dunklen Zeitalters in Europa, und diese Beobachtungen waren ein wichtiger Beweis dafür, dass der Himmel nicht unveränderlich ist", fügte Filippenko hinzu, Professor für Astronomie an der UC Berkeley.

Ruiz-Lapuenete, Filippenko und ihre Kollegen haben die Ergebnisse ihrer Forschung in der britischen Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Supernovae vom Typ Ia werden verwendet, um die Geschichte der Expansionsrate des Universums zu messen, und sind daher von grundlegender Bedeutung, damit Astronomen das Verhalten der Dunklen Energie verstehen können, einer unbekannten Kraft, die die Expansion des Universums beschleunigt. Das Auffinden von Beweisen zur Bestätigung der Theorie, wie Supernovae vom Typ Ia explodieren, ist entscheidend, um Astronomen zu versichern, dass die Objekte besser als zuverlässige Kalibratoren der Expansion des Weltraums verstanden werden können.

Die Identifizierung des überlebenden Mitglieds des Sternenduos liest sich wie eine Tatortermittlung. Obwohl die heutigen Astronomen 432 Jahre später mit Hilfe der astronomischen Forensik am Ort der Katastrophe ankamen, haben sie einen der Täter geschnappt, der sich vom Ort der Explosion entfernt - er ist jetzt in eine riesige heiße Gasblase namens Tychos Supernova-Überrest gehüllt . In den letzten sieben Jahren wurden der außer Kontrolle geratene Stern und seine Umgebung mit verschiedenen Teleskopen untersucht. Das Hubble-Weltraumteleskop spielte eine Schlüsselrolle bei der genauen Messung der Bewegung des Sterns vor dem Himmel. Der Stern überschreitet das Tempolimit für diese bestimmte Region der Milchstraße, indem er sich dreimal schneller als die umgebenden Sterne bewegt. Wie ein Stein, den eine Schlinge wirft, stürzt der Stern in den Weltraum und behält die Geschwindigkeit seiner Umlaufbahn bei, als das System durch die Explosion des Weißen Zwergs zerstört wurde.

"Der verdächtige Stern bewegt sich mit halsbrecherischer Geschwindigkeit davon und befindet sich in der gleichen Entfernung wie der Supernova-Überrest", sagte Filippenko.

Dies allein ist nur ein Indiz dafür, dass der Stern der Täter ist, da es alternative Erklärungen für sein verdächtiges Verhalten gibt, fügte er hinzu. Zum Beispiel könnte es mit hoher Geschwindigkeit vom galaktischen Lichthof, der die Scheibe der Milchstraße umgibt, herabfallen. Spektren, die mit dem 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskop auf La Palma und dem 10-Meter-WM-Keck-Teleskop auf Hawaii aufgenommen wurden, zeigen jedoch, dass der Verdächtige den hohen Gehalt an schweren Elementen aufweist, der für Sterne typisch ist, die auf der Scheibe der Milchstraße verweilen, nicht für den Heiligenschein .

Man könnte auch erwarten, dass der Stern chemisch durch Eisen und andere schwere Elemente "verschmutzt" wird, die von dem zum Scheitern verurteilten Begleiter gesprengt wurden, sagte Filippenko, aber es gibt laut Beobachtungen keine spektralen Hinweise darauf. Der außer Kontrolle geratene Stern hat möglicherweise den chemischen Beweis seines verstorbenen Gefährten tief im Inneren vergraben. Dies könnte durch konvektive Bewegungen geschehen, die Oberflächenschichten des Sterns wie ein Förderband tief in das Innere des Sterns befördern. Oder vielleicht war die Menge der vom Stern eingeschlossenen Schadstoffe aufgrund seiner hohen Ausstoßgeschwindigkeit in der Supernova sehr gering.

Der vom Ruiz-Lapuente-Team gefundene Stern ist eine alternde Version unserer Sonne. Es hat begonnen, seinen Durchmesser zu vergrößern, während es sich einer roten Riesenphase nähert, die das Endstadium des Lebens eines sonnenähnlichen Sterns darstellt. Der Stern passt genau zum Profil des Täters in einer der vorgeschlagenen Supernova-Vermutungen. In Typ-Ia-Supernova-Binärsystemen altert der massereichere Stern im Paar schneller und wird schließlich zu einem weißen Zwergstern. Wenn der sich langsamer entwickelnde Begleitstern anschließend bis zu dem Punkt altert, an dem seine Größe zu steigen beginnt, wird Wasserstoff auf den Zwerg verschüttet. Der Wasserstoff sammelt sich an, bis der Weiße Zwerg eine kritische und präzise Massenschwelle erreicht, die als Chandrasekhar-Grenze bezeichnet wird. Dort explodiert er als titanische Atombombe.

Die Energieabgabe dieser Explosion ist so gut bekannt, dass sie als Standardkerze zur Messung großer astronomischer Entfernungen verwendet werden kann. (Eine astronomische "Standardkerze" ist jede Art von leuchtendem Objekt, dessen Eigenleistung so genau bestimmt wird, dass Entfernungsmessungen basierend auf der Geschwindigkeit, mit der sich das Licht über astronomische Entfernungen abschwächt, durchgeführt werden können.)

Unter den verschiedenen Systemen, die weiße Zwerge enthalten, die Material von einem Sonnenmassen-Gefährten erhalten, wird angenommen, dass einige aus theoretischen Gründen überlebensfähige Vorläufer von Supernovae vom Typ Ia sind. Ein System namens U Scorpii hat einen weißen Zwerg und einen Stern ähnlich dem einen Diese Ergebnisse würden bestätigen, dass solche Binärdateien zu einer Explosion führen werden, wie sie von Tycho Brahe beobachtet wurde, die jedoch in einigen hunderttausenden von Jahren eintreten würde ", sagte Ruiz-Lapuente.

Eine alternative Theorie für Supernovae vom Typ Ia besagt, dass sich zwei weiße Zwerge gegenseitig umkreisen und durch die Emission von Gravitationsstrahlung oder Gravitationswellen allmählich Energie verlieren. Wenn sie Energie verlieren, rollen sie aufeinander zu und verschmelzen schließlich zu einem weißen Zwerg, dessen Masse die Chandrasekhar-Grenze erreicht und explodiert.

"Tychos Supernova scheint nicht durch diesen Mechanismus erzeugt worden zu sein, da ein wahrscheinlich überlebender Begleiter gefunden wurde", sagte Filippenko.Er bemerkte, dass es dennoch zwei verschiedene Evolutionspfade für Supernovae vom Typ Ia geben kann.

Tycho Brahe bemerkte den Stern zum ersten Mal am 11. November 1572 im Sternbild Kassiopeia, wo er so hell leuchtete wie der Planet Jupiter, der sich in Fische am Nachthimmel befand. An dieser Stelle war noch nie ein solcher Stern beobachtet worden. Seine Helligkeit erreichte bald die der Venus, die am Himmel vor dem Morgengrauen eine Stärke von -4,5 aufwies. Etwa zwei Wochen lang war der Stern bei Tageslicht zu sehen.

Ende November begann es zu verblassen und seine Farbe zu ändern, von hellem Weiß über Gelb und Orange bis hin zu schwachem Rot. Im März 1574 verschwand es schließlich, nachdem es für das bloße Auge etwa 16 Monate lang sichtbar gewesen war.

Brahes Supernova war sehr wichtig, da sie Astronomen im 16. Jahrhundert half, die Idee der Unveränderlichkeit des Himmels aufzugeben. Die Supernovae vom Typ Ia spielen bis heute eine Schlüsselrolle bei den neuesten kosmologischen Entdeckungen. Um mehr über sie und ihren Explosionsmechanismus zu erfahren und sie als kosmologische Sonden noch nützlicher zu machen, untersucht ein aktuelles Hubble-Weltraumteleskop-Projekt unter der Leitung von Filippenko eine Probe von Supernovae in anderen Galaxien, gerade als sie explodieren.

Das Space Telescope Science Institute (STScI) wird von der Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) für die NASA unter Vertrag mit dem Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. Betrieben. Das Hubble Space Telescope ist ein Projekt von internationale Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA).

Zusätzliche Information:

* Video: Vergrößern des Bereichs von Tychos Supernova (http://www.spacetelescope.org/videos/html/heic0415a.html)

* NASA-Pressemitteilung: Stellar-Überlebender von 1572 (http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2004/34/)