Supernovae vom Typ 1a: Doch keine perfekten Standardkerzen?

Die Verschmelzung von Weißen Zwergen - und nicht das Aufsammeln von Material von ihrem Begleiter - führt zu Supernova-Explosionen. Das hat möglicherweise Folgen für die Kosmologie.

Weiße Zwerge vor der Verschmelzung
Weiße Zwerge vor der Verschmelzung

Garching - Sternexplosionen eines bestimmten Typs - sogenannte 1a-Supernovae - sind ein wichtiges Werkzeug der Kosmologen: Mit ihrer Hilfe vermessen die Forscher die Expansion des Weltalls. Beobachtungen von Astrophysikern des Max-Planck-Instituts für Astrophysik in Garching bei München zeigen nun, dass diese Explosionen überwiegend durch den Zusammenstoß Weißer Zwergsterne ausgelöst werden. Diese überaschende Erkenntnis könnte bei der genauen Untersuchung der geheimnisvollen Dunklen Energie von Bedeutung sein, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature".

"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Supernovae in den Galaxien, die wir beobachtet haben, fast alle durch die Verschmelzung von zwei weißen Zwergen hervorgerufen werden", sagt einer der beiden Forscher, Akos Bogdan. "Das hatten die meisten Astronomen wohl nicht erwartet." Denn im bislang favorisierten Szenario der Astrophysiker nimmt ein Weißer Zwerg so lange Materie von einem aufgeblähten Riesenstern auf, bis es zu einer thermonuklearen Explosion kommt. Das praktische dabei: Solche Explosionen wären immer gleich hell und können so als Entfernungsmaßstäbe, also als so genannte Standardkerzen, verwendet werden. Die Kollision und Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen sollte dagegen nur für wenige Supernovae des Typs 1a verantwortlich sein – und diese Art von Explosion käme in verschiedenen Helligkeiten vor, je nachdem, wie schwer die Weißen Zwerge vor der Kollision sind.

Um diese Vorstellungen zu überprüfen, haben Bogdan und sein Kollege Marat Gilfanov fünf nahe elliptische Galaxien, sowie den Zentralbereich der Andromeda-Galaxie mit dem amerikanischen Chandra-Röntgensatelliten beobachtet. Denn der Zustrom von Materie auf einen Weißen Zwerg sollte über mehrere zehn Millionen Jahre hinweg Röntgenstrahlung erzeugen. Bei der Verschmelzung von zwei Weißen Zwergen entsteht dagegen nur sehr kurzzeitig Röntgenstrahlung.

Die Messungen der beiden Forscher zeigen, dass die Röntgenstrahlung der untersuchten Galaxien 30- bis 50-mal schwächer ist als nach dem Zustrom-Modell zu erwarten. Die überwiegende Mehrheit der Supernovae in diesen Sternsystemen muss also, so die Schlussfolgerung von Bogdan und Gilfanov, durch die Kollision von Weißen Zwergen ausgelöst werden, da einfach nicht genügend Röntgenstrahlung von Weißen Zwerge gemessen wird, die Material aufsammeln und sich dabei eben durch Röntgenstrahlung verraten.

Dadurch könnte eine genaue Untersuchung der Dunklen Energie, die die Expansion des Kosmos beschleunigt, erschwert werden. Denn unterschiedliche Massen der Weißen Zwerge führen zu leicht unterschiedlichen Helligkeiten der Supernova-Explosionen und verfälschen so die Messungen. Allerdings ist bislang nicht klar, ob der Befund von Bogdan und Gilfanov nur für elliptische Galaxien oder auch für Spiralgalaxien gilt - hier sind weitere Untersuchungen nötig.