Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Montag, 9. März 2020

Viele Möglichkeiten für Supernovae 1 a? Auswirkungen auf die Kosmologie?

Eine interessante Arbeit ist von Maria Bergemann (Max-Planck-Institut für Astronomie) am 5.3. veröffentlicht worden (Observational constraints on the origin of the elements, A&A March 5, 2020, ESO).

Zuerst einmal hat sie LTE mit NLTE Modellen zur Produktion von Mangan verglichen.
Ein LTE-Modell geht davon aus, dass es ein Gleichgewicht zwischen dem Gas und der von ihm ausgehenden Strahlung gibt, wie z.B. innerhalb der Sterne. Diese Modelle ergeben ein deutlich höheren Anteil an einfach ionisiertem Mangan MnII (MnII/MnI ist größer). Der beobachtete Anteil an ionisiertem Mangan lässt sich aber nur mit NLTE-Modellen erklären (Nichtgleichgewichtsmodellen), d.h. Mangan wird hauptsächlich in explodierenden Sternen erzeugt, also in Supernovae.

Da gibt es zwei wesentliche Typen: SN 1a und SN II.
SN 1a sind, so die bisherige Meinung, Weiße Zwerge, die Masse von ihrem Begleitstern aufsammeln, ab etwa 1,5 Sonnenmassen instabil werden und explodieren. Da immer in etwa die gleiche Materialmenge explodiert, setzen SN 1 a immer die gleiche Energie frei. Deshalb sind sie für die Entfernungsmessung von Galaxien genutzt worden ("Standardkerzen") und waren maßgeblich an der Entdeckung der beschleunigten Expansion des Universums beteiligt.
SN II sind "normale" explodierende Überriesensterne.

Die Untersuchung von 42 Spektren unterschiedlich alter Sterne versetzte die Forschenden in die Lage die Geschichte der Mangang-Produktion in unserer Galaxis zu rekonstruieren:  Das Verhältnis von Mn/Fe in unserer Galaxis ist über weite Zeiten konstant!

Dass erfordert weitere Szenarien, bei denen sich Mangan bilden kann:

Umkreisen sich zwei Weiße Zwerge in einem engen Doppelstern, strahlen sie Gravitationswellen ab, verlieren Energie und verschmelzen letztlich. Oder einer der beiden Sterne sammelt Materie an, explodiert im Außenbereich und bringt den anderen Weißen Zwerg ebenfalls zur Explosion.
Auch diese Fälle führen zu einer Supernova 1 a Explosion.

Die klassische Deutung für Supernova 1 a (Explosion eines einzelnen Weißen Zwerges) liegt nur bei 25% aller Fälle vor!

Diese Aussage der Arbeit könnte, sofern sie bestätigt wird, erhebliche Auswirkungen auf die Modelle der Kosmologie haben, denn die mit Hifle der Supernovae bestimmten Entfernungen müssten überarbeitet werden (nur in 25% der Fälle wären sie richtig...).

Schon seit einigen Jahren gibt es ungeklärte Diskrepanzen zwischen den Bestimmungen der Expansionsrate (Hubbel-Zahl) aus Supernova-Entfernungen und aus der Beobachtung des Urknallgases (siehe hierzu frühere Posts).

Abb: Bergemann, A&A 5-03-2020
          R.Hurt/Caltch-JPL, MPIA





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