Supernovae

Hallo Jerry

Wenn ich Dich richtig verstanden habe bricht damit doch auch ein wichtiger Pfeiler der Entfernungsbestimmung zusammen. Der Typ SN 1a galt doch bisher als Standartkerze. Aus der Helligkeitsmessung der SN 1a kam doch direkt die Entfernung der SN und damit der Galaxie heraus. Oder sehe ich das falsch?

Gruss
Matjes

Moin,

ich meine nicht, denn massgebend ist doch,  dass die Wissenschaftler davon ausgehen, dass die SN immer dieselbe absolute Helligkeit besitzen und an der Helligkeit hat sich doch nichts geändert.

Jerry

Moin,

ich meine nicht, denn massgebend ist doch,  dass die Wissenschaftler davon ausgehen, dass die SN immer dieselbe absolute Helligkeit besitzen und an der Helligkeit hat sich doch nichts geändert.

Jerry

Hallo Jerry,

das finde ich bemerkenswert.
Wenn ich mir den Prozess der bisherigen Vorstellung von SN 1a betrachte, scheint es damit eine einfache Erklärung für die konstanten absoluten Helligkeiten zu geben, da der Übergang (SN) vom weißen Zwerg zum Neutronenstern definiert scheint.

Wenn nun die Verschmelzung zweier Neutronensterne als häufige Ursache gelten soll, scheint dieser Prozess variabel und die dabei freiwerdenden Energiemengen unterschiedlich, je nach Masse der beteiligten weißen Zwerge und je nach Art (Geometrie) der Kollision.
Wie passt das dann in das Bild der Standardkerzen?

Moin,

jetzt bringst Du mich aber zum Grübeln.

Nach dem bisherigen Verständnis entstand eine SN wenn ein *weisser Zwerg* von einem *roten Riesen* soviel Masse abgezogen hat bis er die Massenobergrenze von 1,44 M_So (Chandrasekhargrenze) erreicht hat. Dann kann der Sauerstoff-Kohlenstoff-Zwerg den Druck  der Sternmaterie nicht mehr stabil halten. Die Gravitation gewinnt hierbei die Oberhand, im Inneren des Sterns findet eine thermonukleare Kettenreaktion statt und der Kandidat explodiert.
Wenn nun beides *weisse Zwerge* sind und durch die Abstrahlung von Gravitationswellen ihren jeweiligen Drehimpuls verlieren, sich dann immer näher kommen und letztendlich verschmelzen, dann werden sie zu einer *SN Ia* explodieren - aber nur dann, wenn sie gemeinsam die Obergrenze von 1,44 M_So überschreiten.

Somit müsste doch die Explosionshelligkeit (absolute Helligkeit) gleich sein.

Jerry

Zwei mögliche, extreme Szenarien einer Verschmelzung:

Beide weiße Zwerge haben eine Maße von 0,75 M_So  und verschmelzen. Der resultierende "Gesamtstern" liegt (im idealisierten Fall) bei 1,5M_So und kollabiert zum Neutronenstern.

Das macht natürlich auch die Summe zweier anderer weißer Zwerge, die jeweils eine Masse von 1,3 M_So haben. Aber die Masse des Neutronensterns wird dann annähernd 2,6 M_So haben.
Da wesentlich mehr Masse kollabiert sollte doch auch der Energieausstoß eine andere Größenordnung haben, selbst wenn ich die variablen kinetischen Energien noch Außen vor lasse, die sicher eine weitere Varianz bedeuten würde.

Im Falle der Akretion, kollabiert der Stern eben immer genau dann, sobald soviel Masse auf den Stern gefallen ist, dass die Gesamtmasse 1,44 M_So erreicht(!) wird - NICHT ÜBERSCHRITTEN! (und eigentlich eine Implosion ist).
Dabei ist schon im Model sowohl die Masse bekannt, als auch die Geschwindigkeit mit der die Masse auftrifft (inkl. Geometrie).
Es gibt dabei keine Variablen, was das Modell der Standardkerze aufgrund dieses Prozesses so EINLEUCHTEND (Wortspiel! ) macht.

Oder ich habe ein noch unvollständiges Bild von der möglichen Kollision zweier weißer Zwerge.

Gruß
Pham

Hallo,

eine Frage meinerseits:
Bezieht sich die Eigenschaft der Standardkerzen nur auf die abgegebene Helligkeit, oder auch auf den zeitlichen Helligkeitsverlauf der zu Grunde liegenden Super Nova?
Ich dachte ich hätte auch letzteres mal gelesen ...

Hallo Daniel,

neben der intrinsischen Helligkeit schaut man sich auch den Verlauf des Abfalls der Lichtkurve an. Auf Grund der Zeitdilatation fällt die Helligkeit um so langsamer ab, desto weiter die Quelle entfernt ist.

Die Idee mit den zwei Weißen Zwergen ist zwar interessant. Neu ist sie jedoch nicht und eindeutig erst recht nicht. Ich denke, es braucht noch eine ganze Reihe an genaueren Beobachtungen, bis wir mit einiger Sicherheit sagen können, dass die Verschmelzung wirklich ein dominanter Prozess im Universum ist.

Bisher ist da noch viel zu viel völlig unklar. Aus dem niedrigen Röntgenlevel in elliptischen Galaxien direkt solche Schlüsse zu ziehen, finde ich etwas voreilig. Das Fehlen der Röntgenstrahlung könnte eine Reihe von anderen Gründen haben.

Gruß, Timo

Moin,

to Matjes und Pham: stimmt, die unterschiedliche Gesamtmassen oberhalb der Chandrasekhar-Grenze der verschmolzenen *weissen Zwerge* bewirken unterschiedliche Helligkeiten bei der *SN 1a* und somit ist sie als *Standardkerze* nicht mehr zu gebrauchen.

Jerry

Hallo Jerry,

diese Schlussfolgerung halte ich für etwas voreilig. Noch ist überhaupt nicht geklärt, wie häufig solche Verschmelzungen zwischen Weißen Zwergen tatsächlich vorkommen. Auch ist theoretisch noch recht unklar, was dann genau passiert.

Gruß, Timo

Astronomen, unter anderem vom Keck-Observatorium haben eventuell eine neue Art von Supernova entdeckt. Konkret geht es um Supernovae wie z.B. SN 2005E, bei denen extrem viel Calcium entsteht (insgesamt kennt man nur 8 calciumreiche Supernovae). Mit den bisherigen Modellen lässt sich das nicht erklären.

Der neue Erklärungsansatz ist, dass ein weißer Zwerg von einem anderen Stern Helium "absaugt", bis Druck und Temperatur dieser Heliumschicht so extrem werden, dass es zu einer nuklearen Explosion kommt, deren Endprodukt aufgrund der Fusionreaktionen von Helium und der Nachfolgestoffe zu einem großen Teil Calcium ist. Solche SN sollen die Quelle eines bedeutenden Anteils des insgesamt existenten Calciums sein.

Jetzt wissen wir also, wo unsere Knochen herkommen

mfg websquid

Moin,

und das in einer Entfernung von ~ 750.000 Lj von der angeblichen Muttergalaxie NGC 1032?

Merkwürdig, sehr merkwürdig!

Jerry

Nachträglich eingesetzt:


Bild: © SDSS, Lick Observatory
SN 2005E und Umgebung

dritte Art von Supernova gefunden ?

über diese Supernova habe ich diesen Artikel gefunden:

Erstaunlicherweise passten die Messungen der chemischen Zusammensetzung und der Menge der herausgeschleuderten Sternmaterie zu keinem der beiden bekannten Explosionsmechanismen. In der Umgebung der Supernova deutet nichts auf kürzlich stattfindende Sternentstehung hin und auch die Masse der abgestoßenen Materie ist zu gering (nur etwa ein Drittel der Masse unserer Sonne) für die Explosion eines Riesensterns; d.h. diese Supernova kann nicht durch das Kernkollaps-Szenario erklärt werden. Die Alternative, ein explodierender, alter Weißer Zwergstern, der eine lange Zeit vom Ort seiner Entstehung bis in die Außenbereiche unterwegs war, passt aber auch nicht zu den Beobachtungen, da das Lichtspektrum auf eine andere chemische Zusammensetzung hinweist. Die bei der Supernova SN 2005E herausgeschleuderte Materie enthält einen größeren Anteil an Kalzium und Titan, als je bei einer Supernova beobachtet wurde. Diese Elemente entstehen in Kernreaktionen, die auf Helium basieren — nicht auf Kohlenstoff und Sauerstoff, woraus das Innere von Weißen Zwergen besteht.
 
Neue Computermodelle zeigen nun, dass die Supernova wahrscheinlich in einem System aus zwei sich eng umkreisenden Weißen Zwergen entstand, wobei die Heliumhülle des einen Sterns vom anderen angesaugt wird. “Sobald sich eine gewisse Menge angesammelt hat, beginnt das Helium auf dem Empfängerstern explosionsartig zu brennen”, sagt Paolo Mazzali (Max-Planck-Insitut für Astrophysik), der die Berechnungen zusammen mit David Arnett (Universität von Arizona) durchführte. “Die einzigartigen Prozesse, die in diesen Explosionen gewisse chemische Elemente erzeugen, könnten einige der Rätsel in Bezug auf die Anreicherung mit chemischen Elementen in unserem Universum lösen. Zum Beispiel könnte dies die Hauptquelle von Titan sein.”
 

http://www.pro-physik.de:1800/Phy/leadArticle.do?laid=12950

Moin Meagan,



schau bitte mal in die beiden Vorberichte ( # 133 und  # 134 )

Jerry

Bereits seit den 1930ern gibt es die Vermutung, dass Supernovae Teilchen aus ihrer Umgebung stark beschleunigen können (durch Schockwellen oder magnetische Felder), allerdings gab es bislang keine Beweise dafür. Das hat sich mit Ergebnissen vom IceCube Neutrinodetektor eventuell geändert. Dieser ist zwar vor allem zum Auffinden von Neutrinos gedacht, aber die Daten werden  von einer Vielzahl natürlicher Myonen aus anderen Quellen als Neutrinoreaktionen überlagert. In der Verteilung dieser Myonen im Multi-TeV Bereich gibt es eine Unregelmäßigkeit:

Aus Richtung von Vela (Segel des Schiffs), dort gibt es den Überrest einer SN, kommen mehr dieser Myonen als aus anderen Bereichen. Die einfache Schlussfolgerung ist, dass die dortige SN, die vor 10.000 Jahren auf der Erde sichtbar war, die Myonen beschleunigt hat, die jetzt hier auftreffen.

mfg websquid

In der aktuellen Ausgabe der "Spektrum des Wissenschaft" wird über sog. Neutrino-Teleskope berichtet, u.a. das momentan größte Projekt IceCube kurz vor seiner Fertigstellung im Untergrund des antarktischen Eises mit 1km³ Detektorvolumen.

Für Supernovae-Beobachtungen ist hier interessant: Bei Kollaps und Explosion des Typ I werden ca. 99% der Energie in Form von Neutrinos freigesetzt. Durch optische Beobachtungen sehen wir so nur weniger als 1% dessen, was passiert. Mit den jetzt entstehenden Neutrinoteleskopen wird man ein deutlich umfassenderes Bild dieser Explosionen bekommen ... mit viel Aufwand, um diese flüchtigen Teilchen auffassen zu können.

unser Thread zu IceCube:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=1163.0

Am VLT hat man mit dem SINFONI-Spektrometer die Supernova 1987A ins Visier genommen. Dabei gelang es zum ersten Mal, eine dreidimensionale Darstellung des inneren Bereichs einer Supernova aufzunehmen.

Dabei konnte auch eine asymmetrische Verteilung des Explosionsnebels nachgewiesen werden. Wer Details wissen will: Hier Klicken!

mfg websquid

Ein Ergänzung und weitergehende Erläuterung zu websquids Post

Das SINFONI-System ist für einen Physiker echt aufregend:

SINFONI besteht aus einem von der ESO entwickelten Modul für adaptive Optik zum Ausgleich atmosphärischer Verzerrungen und dem Spektrographen SPIFFI (SPectrometer for Infrared Faint Field Imaging). SPIFFI wurde von der NOVA-Kollaboration niederländischer Universitäten und dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching konzipiert und gebaut.

Neben der adaptiven Optik, welche inzwischen eine Standardanwendung ist, wird hier die Technik der Integralfeldmethode (auch 3D-Spektroskopie genannt), um räumlich aufgelöste Spektren zu generieren. So können verschiedene Bereich des chaotischen Zentralbereichs der Supernova gleichzeitig untersucht werden.

Das Messprinzip ist relativ einfach:
das in der Fokalebene des Telekosp entstehende reelle Bild eines Objekts wird durch durch ein Linsenraster abgetastet und mit seiner endlichen Anzahl von m x n Linsenelementen eine diskrete Anzahl von m x n Bildelementen überführt. Das in jedes Bildelement einfallende Licht wird durch eine individuell zugeordnete Faser eines Lichtleiterbündels aus der Fokalebene ausgekoppelt und einem mehr oder weniger weiter entfernten Spektrographen zugeführt.
Durch Umordnen der rechteckig angeordneten Bildelemente zu einem linearen Faserarray in der Eintrittsebene des Spektrographen kann auf sehr einfache Weise eine Anpassung der Geometrie des flächigen Objekts an die lineare Struktur des Speltrographen erreicht werden. Jeden Faser wird nun durch die Optik des Spektrographen individuell als kleine Kreisfigur auf einen CCD-Detektor abgebildet, wobei infolge der Dispersion des Beugungsgitters das Faserbild bei Beleuchtung mit einem Kontinuum zu einem Lichtband auseinandergezogen wird. Bei Beleuchtung mit einem Emissionslinienspektrum wird eine Anzahl diskreter Lichtpunkte längt diese Lichtbandes sichbar.
Auf dem Detektor entsteht nun eine Familie von m x n Spektren. Nach dem Auslesen des Bildes werden die einzelnen Spektren rekonstruiert und in einem sog. Datenkubus zusammengefasst. Daher auch der Begriff 3D-Spektroskopie.

Das Verfahren hat einen ungemeinen Vorteil:  es ist ein vollsimultanes Messverfahren, bei dem der gesamte Datensatzin einer einzigen Belichtung augenommen wird. Da die meinsten astrophysikalisch interessanten Objekte extrem lichtschwach sind und den Einsatz von kostspieligen Großteleskopen erforderlich machen, gewinnt dieser Aspekt, besonders für die interessantesten aktuellen Problemstellungen zunehmend an Bedeutung. Aktuell auch getestet, ob das Verfahren auch bei schnelleren Ereignissen angewendet werden kann, z.B. bei Ultrakurzpulsplasmen.

Grüße,
Olli

Hallo,

auf der Chandra-Website gibt es eine neue Aufnahme (Release war am 24. Mai, ist hier aber bisher wohl nicht erwähnt worden.), die schön die Asymmetrie einer Supernova zeigt.

Hier ist es N49, eine 160.000 Lichtjahre entfernte Nova aus der Großen Magellanschen Wolke. Das Kompositbild setzt sich aus einer Hubble-Aufnahme (gelb & rot) und einer Chandra-Aufnahme (blau) zusammen.


Im unteren rechten Bildausschnitt ist ein abgesonderter Teil der SN-Überreste zu erkennen (bullet). Um diesen sichtbar zu machen, dauerte die Belichtung von N49 bei 43 Stunden. Spektroskopische Untersuchungen zeigten, dass die abgetrennte Wolke reich an Silizium, Schwefel und Neon ist. Die Masse des Sterns muss als größer als 4 Sonnenmassen gewesen sein.
Das dieser kleine Bereich detektiert wurde, zeigt, dass die die Explosion des Sterns höchst asymmetrisch war.

Der große, helle Punkt (point source) genannt, ist, wie unten auf der Einzelaufnahme zu sehen, nur im Röngtenbereich zu erkennen. Diese helle Quelle wird auch Soft Gamma Ray Repeater (SGR) genannt. Dort werden Gamma- und Röngtenstrahlen emittiert. Ein mögliche Erklärung für die Helligkeit der Quelle ist, dass sich dort Neutronensterne mit extrem hohen Magnetfeldern befinden. Da Neutronensterne häufig bei SN entstehen, ist der Zusammenhang zwischen SGRs und SN-Überresten nicht unerwartet.

Die neue Chandra-Aufnahme zeigt auch, dass die helle Strahlenquelle mehr von Gas bedeckt ist, als wenn sie innerhalb der SN-Überreste liegen würde. Es ist also möglich, dass die starke Röngtenemission tatsächlich jenseits der Wolke liegt und lediglich mit ihr in Richtung Chandra projeziert wird.

Mit den neuen Daten konnte auch das Alter von N49 ermittelt werden. Es liegt bei etwa 5000 Jahren.

Ich finde es äußerst interessant, dass die Symmetrie hier, durch welche Einflüsse auch immer, wieder gebrochen wird. Möglicherweise war während der SN ein anderer Stern zugegen, wodurch gravitative und magnetische Kräfte ein Fluss auf die SN genommen haben.

Mehr findet ihr im ersten oben angegeben Link oder hier.

Grüße,
Olli

Die Wissenschaft sagt, daß eine Supernova vom Typ Ia dann entsteht, wenn ein weißer Zwergstern seine Massengrenze übersteigt, instabil wird und explodiert. Für die Massenzunahme gibt es zwei Möglichkeiten: entweder durch Akkretion, wenn der weiße Zwerg Materie von einem sonnenähnlichen Begleitstern ansaugt bis er die Chandrasekhar-Masse erreicht, oder wenn zwei weiße Zwergsterne miteinander verschmelzen.
Gestern hat ein Referent nun behauptet, daß Supernovae Ia auch dann eintreten können, wenn dieser kritische Grenzwert noch nicht erreicht ist.
Kann dazu jemand was sagen?

Moin,

zwei Möglichkeiten: entweder durch Akkretion, wenn der weiße Zwerg Materie von einem sonnenähnlichen Begleitstern ansaugt bis er die Chandrasekhar-Masse erreicht, oder wenn zwei weiße Zwergsterne miteinander verschmelzen.

Sagen wir mal so: Das ist der jetzige Kenntnisstand bzw. die bis jetzt mögliche Interpretation.

Gestern hat ein Referent nun behauptet, daß Supernovae Ia auch dann eintreten können, wenn dieser kritische Grenzwert noch nicht erreicht ist.

Ich meine, dass er sich dabei auf eine Reihe von Simulationen bezieht, die eine weitere Möglichkeit in Betracht ziehen.
Bei diesen Versuchen hat sich gezeigt, dass bereits wesentlich dünnere Heliumschalen zur Zündung thermonuklearer Reaktionen ausreichen, als bisher angenommen. Es bleibt aber die Frage ungeklärt, ob diese Explosionen bei weissen Zwergen mit solch dünnen Heliumschalen mit den bisher bekannten Supernovae Typ Ia gleichzusetzen sind.

Jerry

Mal kurz nachgefragt:

Ich meine, dass er sich dabei auf eine Reihe von Simulationen bezieht, die eine weitere Möglichkeit in Betracht ziehen.

Gestern hat ein Referent nun behauptet, daß Supernovae Ia auch dann eintreten können, wenn dieser kritische Grenzwert noch nicht erreicht ist.

Welcher Referent und welche Simulationen sind gemeint?

Grüße,
Olli

Moin Olli,

Welcher Referent: das müsste GA beantworten

welche Simulationen: DETONATIONS IN SUB-CHANDRASEKHAR-MASS C+O WHITE DWARFS

Jerry

Welcher Referent

  Wir treffen uns regelmäßig mit Rentnerfreunden und diskutieren über >Gott und die Welt< und dabei kommen manchmal auch Hobby-Astronomen mit kurzen Referaten.

Für die Massenzunahme gibt es zwei Möglichkeiten: entweder durch Akkretion, wenn der weiße Zwerg Materie von einem sonnenähnlichen Begleitstern ansaugt bis er die Chandrasekhar-Masse erreicht, oder wenn zwei weiße Zwergsterne miteinander verschmelzen.

Hat man das eigentlich schon beobachtet? Ich denke mir, daß bei neueren Supernovas bestimmt schon ältere Aufnahmen existieren. So könnte man doch sehen, was der Auslöser zu der Nova war.

Moin,

Zumindest eindeutig und zweifelsfrei bei der *Supernova 1987A*, der erdnächsten SN, die seit der Supernova 1604 beobachtet werden konnte. Sie wurde am 24. Februar 1987 in der *Großen Magellanschen Wolke* (GMW) entdeckt, in einer Entfernung von ~ 157.000 ± 16.000 Lj.


SN 1987A nach bzw. vor dem Event.
Image © 1989-2010, Australian Astronomical Observatory, photograph by David Malin.

Auslöser war ein Stern in einem System von 3 Sonnen. Er wurde bereits vor seinem Untergang in einem Verzeichnis von heißen blauen Sternen in der GMW klassifiziert und fotografisch festgehalten. Der Kollapsar wird mit Sanduleak -69° 202 (Sk -69 202) bezeichnet und besass ~ 17 Sonnenmassen. Sk -69 202 beendete sein Leben als so genannter blauer Überriese. Sein Alter zum Zeitpunkt der Explosion wird auf nur etwa 20 Millionen Jahre geschätzt. Während dieser kurzen Lebensspanne verfeuerte er seinen gesamten Energievorrat. Der Hinweis auf eine bevorstehende SN kam 3 Stunden bevor das sichtbare Licht die Erde erreichte. Es wurde ein starker Neutrino-Ausstoß von verschiedenen Neutrino-Observatorien festgestellt, die eigentlich zur Untersuchung der Neutrinooszillation und zur Suche nach Protonenzerfall betrieben worden waren.

Eine SN, entstanden durch die Kollision von 2 weissen Zwergen wurde noch nicht gesichtet. Das Problem ist nämlich, dass Doppelsternsysteme aus 2 weissen Zwergen selbst mit den besten Teleskopen nur relativ schwer zu entdecken sind. Es gibt deshalb auch Astrophysiker die meinen, dass solche angenommenen Verschmelzungsszenarios eine unwahrscheinliche Lösung / Erklärung sind, weil es scheinbar zu wenige Doppelsternsysteme mit weissen Zwergen gibt.
Hier muss also noch intensiv geforscht werden.

Hier noch ein interessantes Foto:


Bild der *Supernova SN 1994d* am Rand der Galaxie *NGC 4526*. Hier strahlt die Supernova-Explosion so hell wie der Kern der gesamten Galaxie.
Bild: NASA/STScI

Jerry

Moin,

zum Beitrag # 142 von Olli >>> die schön die Asymmetrie einer Supernova zeigt habe ich noch dies gefunden:

Die SN wird durch eine thermonukleare Flamme ausgelöst, die in der Nähe des Zentrums des Sternes zündet, sich zur Oberfläche des Sterns hin ausbreitet und dabei die Sternmaterie aus Kohlenstoff und Sauerstoff in Elemente wie Eisen, Nickel und Silizium umwandelt. Insbesondere werden große Mengen an radioaktivem Nickel produziert, das durch seinen Zerfall das Licht der SN erzeugt. Konventionelle Modelle nehmen an, dass die Flamme gleichmäßig um das Zentrum des *weissen Zwerges* herum gezündet wird. Dies führt dann zu einer symmetrischen Ausbreitung der Flamme über den Stern und einer isotropen Verteilung des radioaktiven Nickels in dem von der Explosion ausgeworfenen Material.

Wenn die Flamme jedoch abseits des Zentrums gezündet wird, kommt es zur asymmetrischen Ausbreitung. Dann kann es vorkommen, dass ein großer Klumpen radioaktiven Nickels zur Oberfläche aufsteigt und zu einer stark anisotropen Komposition der ausgeworfenen Materie führt.
Je nach Blickrichtung des Beobachters kann eine solche Explosion deutlich unterschiedliche Helligkeiten aufweisen. Aus Richtung des Nickel-Klumpens betrachtet erscheint sie wesentlich heller als aus senkrechter oder entgegengesetzter Richtung.


Schnitt durch die asymmetrischen Komposition einer drei-dimensionalen Supernovasimulation. Gelb/weisse Regionen bezeichnen Material mit hohem Nickel-Anteil während unverbranntes Material blau eingezeichnet ist.
Bild: mpa-garching.mpg

Dies stand in einem älteren Aufsatz des MPA, ausserdem nachzulesen bei Roepke F. K. et al., 2007, ApJ, 660, 1344

Jerry