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Sonntag September 25, 2022

Supernova-Forensik: Acht Jahre später enthüllt eine mysteriöse Sternenexplosion immer noch Geheimnisse

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Die als 2014C bekannte Supernova fand vor acht Jahren statt – aber Wissenschaftler beobachten und lernen immer noch aus ihren Folgen. Die sehr schwach sichtbare Explosion ist rot eingekreist dargestellt. Bildnachweis: Sloan Digital Sky Survey


Studie mit Forschern der University of Chicago analysiert die Folgen der Supernova 2014

Eine internationale Gruppe von Astronomen hat neue Hinweise auf eine mysteriöse Sternexplosion entdeckt, die vor acht Jahren entdeckt wurde, sich aber auch unter Beobachtung der Wissenschaftler weiter entwickelt.

Die Ergebnisse helfen Astronomen, besser zu verstehen, wie massereiche Sterne – Riesen, die viel größer sind als unsere eigene Sonne – leben und sterben.


Die Studie wurde in der veröffentlichten Das astrophysikalische Tagebuch von einer Gruppe unter der Leitung der University of Texas at Austin (UT Austin) und unter Beteiligung von Wissenschaftlern der University of Chicago.

Das Leben von 2014C

Im Jahr 2014 entdeckten Astronomen plötzlich einen hellen Fleck am Himmel – ein sicheres Zeichen dafür, dass im Weltraum ein Stern explodiert war.

Wenn ein explodierender Stern zum ersten Mal entdeckt wird, versuchen Astronomen auf der ganzen Welt, ihn mit Teleskopen zu verfolgen, da sich das Licht, das er abgibt, im Laufe der Zeit schnell ändert. Indem Sie beobachten, wie es sich entwickelt, indem Sie Teleskope verwenden, die sichtbares Licht und auch Röntgenstrahlen, Radiowellen und mehr sehen können Infrarotlichtkönnen Wissenschaftler die physikalischen Eigenschaften des Systems ableiten.

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Dieses Schema zeigt die verschiedenen Auswürfe und Winde (rot und violett), die von dem explodierenden Stern (links, gelb) abgegeben werden. Die gemeinsame Hüllenscheibe (blau) umgibt beide Sterne, denjenigen, der als Supernova explodiert, und seinen binären Partner (nicht gezeigt). Die Grenzschicht um die Scheibe mit gemeinsamer Hüllkurve ist die Quelle des Wasserstoffs, den das Team entdeckte. Bildnachweis: B. Thomas et al./UT Austin

Indem sie dies viele Male getan haben, haben Astronomen Signaturen identifiziert und diese explodierenden Sterne in Kategorien eingeteilt. 2014C, wie dieses spezielle Ereignis genannt wurde, sah aus wie eine sogenannte Typ-Ib-Supernova. Sie sind das, was passiert, wenn die größten bekannten Sterne im Universum sterben.

Tatsächlich glauben Wissenschaftler, dass 2014C ursprünglich wahrscheinlich nicht aus einem, sondern aus zwei Sternen bestand, die einander umkreisten, einer größer als der andere. Der massereichere Stern entwickelte sich schneller, expandierte und seine äußere Wasserstoffschicht wurde weggesaugt. Als ihm schließlich der Treibstoff ausging, brach sein Kern zusammen und löste eine gigantische Explosion aus.

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Forschung Prof. Vikram Dwarkadas


Beobachtungen in den ersten 500 Tagen nach der Explosion hatten jedoch gezeigt, dass es emittierte mehr Röntgenstrahlen im Laufe der Zeit, was ungewöhnlich war und nur bei einer kleinen Anzahl von Supernovae beobachtet wurde. „Es deutete darauf hin, dass die Stoßwelle mit dichtem Material interagierte“, sagte Vikram Dwarkadas, Forschungsprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Universität von Chicago.

Die Gruppe machte sich daran, alle Daten über 2014C zu sammeln, einschließlich neuer Daten, die sie erhalten hat, sowie aus Studien der letzten acht Jahre, und sie in ein zusammenhängendes Bild dessen einzufügen, was mit dem Stern passiert ist.

Die Röntgenemissionen, das Infrarotlicht und die Radiowellen zeigten alle das charakteristische Muster von zunehmender und dann abnehmender Strahlung. Unterdessen schien das optische Licht – gemessen mit dem Hobby-Eberly-Teleskop von UT Austin – stabil zu bleiben. Das Funksignal zeigte, dass sich die Stoßwelle mit sehr hoher Geschwindigkeit ausbreitete, während das optische Licht eine viel langsamere Geschwindigkeit anzeigte.

Die Forscher schlugen vor, dass das seltsame Verhalten mit einer dichten Wasserstoffwolke um die beiden Sterne zu tun hatte, die von früher in ihrem Leben übrig geblieben war.

Als der Stern explodierte, erzeugte er eine Schockwelle, die sich mit etwa 67 Millionen Meilen pro Stunde in alle Richtungen ausbreitete. Wenn die Schockwelle diese Wolke erreicht, wird ihr Verhalten davon beeinflusst, wie die Wolke geformt ist.

Diese Supernovae entstehen, wenn die größten bekannten Sterne im Universum sterben.

Im einfachsten Modell würde diese Wolke als kugelförmig und symmetrisch angenommen. Wenn die Wolke jedoch einen „Donut“ um die beiden Sterne gebildet hätte – also in der Mitte dicker wäre – würde der dickere Teil des Rings die Stoßwelle verlangsamen und im optischen Licht als sich langsamer bewegendes Material erscheinen. Währenddessen würde die Schockwelle in den dünneren Bereichen vorwärts stürmen, wie in den Radiowellen zu sehen ist. „Denken Sie an das Wasser, das in der Mitte des Flusses auf einen Felsen trifft“, sagte Dwarkadas.

Es bleiben Fragen, sagten die Wissenschaftler, aber diese Ungleichmäßigkeit könnte für die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Stoßwelle verantwortlich sein, die durch die unterschiedlichen Wellenlängen angezeigt werden.

Die Studie lieferte wertvolle Hinweise auf die Entwicklung dieser Sterne und den Massenverlust dieser Systeme und im weiteren Sinne auf das Leben und Sterben dieser relativ mysteriösen Sterne, sagten die Wissenschaftler.



„Im weiteren Sinne ist die Frage, wie massereiche Sterne ihre Masse verlieren, die große wissenschaftliche Frage, der wir nachgingen“, sagte J. Craig Wheeler, Professor an der UT Austin und Teammitglied. „Wie viel Masse? Wo ist es? Wann wurde es ausgeworfen? Durch welchen physikalischen Vorgang? Das waren die Makrofragen, denen wir nachgingen.

„Und 2014C hat sich einfach als ein wirklich wichtiges Einzelereignis herausgestellt, das den Prozess veranschaulicht.“

Weitere Informationen zu dieser Forschung finden Sie unter Außergewöhnliche Supernova enthüllt Geheimnisse für Astronomen.

Referenz: „Seven Years of SN 2014C: a Multi-Wavelength Synthesis of an Extraordinary Supernova“ von Benjamin P. Thomas, J. Craig Wheeler, Vikram V. Dwarkadas, Christopher Stockdale, Jozsef Vinko, David Pooley, Yerong Xu, Greg Zeimann und Phillip MacQueen, 4. Mai 2022, Das astrophysikalische Tagebuch.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac5fa6
arXiv: 2203.12747


Die Studie wurde von Benjamin Thomas von der University of Texas at Austin geleitet. Der andere Forscher von der University of Chicago an dem Papier war Yerong Xu, SM'20, jetzt an der Universität von Palermo in Italien. Die vollständige Liste der Mitarbeiter und Teleskope finden Sie in der Veröffentlichung.

Förderung: US National Science Foundation, US Department of Energy, NASA, Chandra-Observatorium, Ungarns Nationales Büro für Forschung, Entwicklung und Innovation.

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