Astrophysik

©2004 Autor: Michael Köchling



Wie entstehen Supernovae der Klasse 1a ?

 

Diese Art der Supernovae gelten als Standardkerzen zur Entfernungsmessung im Weltall, weil ihre Leuchtkraft aufgrund von Berechnungen immer gleiche Intensität erreichen soll. Dies wurde bisher jedenfalls angenommen. Doch inzwischen weiss man, dass auch hier Variationen bestehen. Diese werden durch verschiedene Rotationsimpulse verursacht, welche unterschiedliche Massen der Reststerne erzeugen. Ein hoher Rotationsimpuls lässt die Hülle stärker expandieren, wodurch die Fusionsprozesse darin langsamer ablaufen und der Stern mehr Materie sammeln kann.

Doch schauen wir erst einmal die Grundvoraussetzungen für ein solches Ereignis an. Zur Ausgangssituation gehört ein enges Doppelsternpaar, bei dem der eine schon seine Fusionsperiode beendet hatte und zu einem „Weißen Zwergstern“ wurde. Der Nachbarstern hat inzwischen das Stadium eines „Roten Riesen“ erlangt und sich mächtig aufgebläht. Hierbei kommt es aufgrund der Nähe der beiden Sterne dazu, dass der Zwergstern von dem „Roten Riesen“ Materie ansaugt. Dieser Materiestrom fällt spiralisierend auf seine Oberfläche. Langfristig nimmt hierdurch die Masse des Zwergsterns zu. Diesem sind aber Grenzen gesetzt.  

Sicher wissen Sie, dass es keinen „Weißen Zwergstern“ mit mehr als 1,4 Sonnenmassen geben kann. Dies wurde von dem indischen Astrophysiker Chandra Sekhar mathematisch begründet. Und tatsächlich wurden bisher nur „Weiße Zwerge“ mit höchstens 1,2 Sonnenmassen gefunden. Reststerne mit Massen von 1,4 - 2,5 Sonnenmassen bilden die Klasse der „Neutronensterne“. Es wurden aber bisher nur solche mit 1,2 - 1,6 Sonnenmassen gefunden, was weit unter der berechneten Höchstgrenze liegt.

Betrachten wir zuerst den Zwergstern. Er besteht fast gänzlich aus Nickel, Eisen und anderen Schwermetallen. Aus diesem Grund gibt es dort kaum Fusionsprozesse. Er befindet sich in seinem Endstadium und erkaltet langsam in weiteren Milliarden Jahren.

Was passiert aber mit der angesaugten Masse auf der Oberfläche des Zwergsterns in dem Doppelsystem und wie kommt es zu einer Supernovae? Die angesaugte Masse besteht überwiegend aus den leichtesten Elementen, da sie aus der Hüllenregion des „Roten Riesen“ stammt. Es handelt sich um ein Plasma und darin enthalten sind Elektronen, Protonen, Alpha - Teilchen und eine Vielzahl Schwerionen. Dieses Plasma bildet einen Brei dicht an der Oberfläche des Zwergsterns, an der enorme Gravitationskräfte wirken. Dort wird die Materie so stark komprimiert, dass ein Liter davon etwa so viel wiegt, wie eine 2000t - Dampflok.  

Mit der Zeit wächst die Plasmahülle jedoch an, denn es kommt beständig Nachschub vom Nachbarstern. Die bald beginnenden Fusionsprozesse lassen die Hülle expandieren. Der Nachstrom an Materie vom Nachbarn wird aber immer geringer und schon bald sind die angesaugten Plasmavorräte zu schweren Elementen bis hin zum Eisen fusioniert. Dabei war der Rotationsimpuls des Zwergsterns dafür ausschlaggebend, wie schnell diese Reserven aufgebraucht wurden und wie viel Masse angesaugt werden konnte. Eine schnelle Rotation liess, wie oben schon dargestellt, die Hülle stärker expandieren, wodurch die Fusionsabläufe langsamer abliefen und es konnte dadurch mehr Masse angesaugt werden. Eine langsame Rotation führte dagegen zu einem weitaus schnelleren Ende, denn hier konnte die Gravitation stärker wirken.

Finden also nicht mehr genügend Fusionen statt, kommt es zu der bekannten Implosion des nun weiter angewachsenen Kerns und der Absprengung des Hüllenbereiches. Wir haben eine Supernovae der Klasse 1a!

Und wieder bleibt ein „Weißer Zwerg“ zurück mit einer Masse von 0,8 - 1,2 Sonnenmassen. Wiederholen kann sich dieser Vorgang im gleichen System aber kaum, weil die Supernovae dem riesigen Nachbarn seine noch verbliebene Hülle überwiegend davonbläst und beide Sterne wegen des beiderseitigen Masseverlustes gravitativ nicht länger gebunden sein können. Sie streben unaufhaltsam auseinander. Oft werden sie zu sogenannten „Schnellläufern“. Schon einige solcher Objekte wurden entdeckt und nachdem man ihre Bahnen zurückverfolgt hatte, konnte in mehreren Fällen ihr Ursprungsort ermittelt werden. Dort fand man Spuren der ehemaligen Supernovae.


In der Astrophysik ist vieles möglich, doch sollte es stets mit den natürlichen Bedingungen vereinbar sein.

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