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Super Chandrasekhar Supernova vom Typ Ia Die Super Chandrasekhar Supernovae vom Typ Ia sind einer Untergruppe der Supern

Super-Chandrasekhar-Supernova vom Typ Ia

Die Super-Chandrasekhar-Supernovae vom Typ Ia sind einer Untergruppe der Supernovae vom Typ Ia mit einem Anteil von ungefähr neun Prozent aller Ia-Supernovae. Ihre absoluten Helligkeiten sind im Vergleich im Maximum um eine Magnitude heller. Sie haben eine langsamere Expansionsgeschwindigkeit der Ejekta als die überwiegende Mehrheit der SN Ia. Diese Eigenschaften werden auf eine höhere Masse des Vorgängersterns im Bereich von 2,1 bis 2,8 Sonnenmassen zurückgeführt, während die Chandrasekhar-Grenzmasse eines Weißen Zwergs bei ungefähr 1,44 Sonnenmassen liegt. Als eine alternative Bezeichnung für Super-Chandrasekhar Supernovae wird der Begriff Überleuchtkräftige Supernovae vom Typ Ia verwendet.

Eigenschaften

Supernovae vom Typ Ia sind die Standardleuchtkerzen der Astrophysik für kosmologische Entfernungen. Weil die Chandrasekhar-Grenzmasse nur gering mit der chemischen Zusammensetzung des Weißen Zwerges variiert, wird bei allen Typ-Ia-Supernovae eine Energie von 1051 erg frei und dadurch konnte mit Hilfe dieser Eruptionen auf die beschleunigte Expansion des Universums geschlossen werden. Bei der Beobachtung vieler Supernovae vom Typ Ia wurde eine Untergruppe gefunden, deren Leuchtkraft über und deren beobachtete Expansionsgeschwindigkeit weit unter der normaler Ia SN liegt. Beide Phänomene werden auf eine höhere Masse des Vorgängersterns zurückgeführt, da bei diesen in den thermonuklearen Reaktion während der Detonation mehr 56Ni entsteht, das weiter zu 56Co und 56Fe zerfällt und die Hauptquelle für die Leuchtkraft der Supernova ist. Weiterhin dürfte die höhere Masse des Vorläufersterns durch stärkere Gravitationskräfte die Expansion der Ejekta stärker bremsen.

Die absolute visuelle Helligkeit liegt im Bereich von Mv −19,5 bis −20,5. Im Spektrum der Super-Chandrasekhar Supernova zeigt sich häufig die Linie des einfach ionisierten Kohlenstoffs, die bei normalen Typ Ia SN nicht beobachtet wird. Die Expansionsgeschwindigkeit des einfach ionisierten Siliziums bleibt über Wochen vor und nach dem Maximum konstant bei einer Geschwindigkeit von 9000 km/s, was nur etwa 50 Prozent des Wertes anderer SN Ia entspricht. Dieser Geschwindigkeitsverlauf wird als das Ergebnis einer Schockwelle interpretiert, die durch zirkumstellares Material läuft wie sie zum Beispiel bei der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge entstehen kann. Es gibt im Spektrum keine Anzeichen für eine starke Wechselwirkung mit einem dichten zirkumstellaren Medium um die Supernova, die durch eine Umwandlung von kinetischer Energie in elektromagnetische Strahlung die zusätzliche Leuchtkraft zur Verfügung stellt. Die aus dem Spektren abgeleitete Masse der Ejekta liegt bei mehr als zwei Sonnenmassen.

Die Position der Super-Chandrasekhar Supernovae liegt im Halo ihrer Heimatgalaxien oder in wenig entwickelten Zwerggalaxien. In ihrer Umgebung finden sich sehr metallarme Sterne mit einer Metallizität von ungefähr einem Zehntel der Sonne. Wahrscheinlich ist der geringe Metallgehalt auch verantwortlich für die höhere Leuchtkraft dieser eruptiven Veränderlichen.

Entstehung

  • Im zweifach entarteten Szenario für Supernova vom Typ Ia kann es zu einer Verschmelzung zweier Weißer Zwerge kommen, die aufgrund der Abstrahlung von Gravitationsstrahlung kollidieren. Bei der Kollision wird genügend Hitze freigesetzt um den thermonuklearen Runaway zu zünden und weil zwei Weiße Zwerge beteiligt sind kann eine Masse von bis zu dem Doppelten der Chandrasekhar-Grenzmasse erreicht werden
  • Durch die Akkretion von einem zweiten Weißen Zwerg kann ein schnell rotierender Weißer Zwerg entstehen, der differentiell rotiert und über die Zentrifugalkräfte die Chandrasekhar-Grenze deutlich überschreiten kann. Dabei sind obere Grenzmassen von bis zu 2,4 Sonnenmassen möglich, bevor der akkretierende Weiße Zwerg in einer thermonuklearen Supernova explodiert
  • In einem abgewandelten Szenario durchlaufen ein Weißer Zwerg und ein Roter Riese eine Common Envelope. Dabei taucht der Weiße Zwerg in die ausgedehnte Atmosphäre des Riesensterns ein und wirft diese ab. Der heiße Kern akkretiert Material vom Weißen Zwerg und wird auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, wodurch die Detonation verzögert wird, weil die Zentrifugalkräfte die Gravitationskräfte kompensieren. Die Rotation des magnetischen Weißen Zwerges führt zu einer Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung und nach einigen Milliarden Jahren explodiert der überschwere entartete Stern
  • Eine asymmetrische Detonation des Weißen Zwerges kann durch eine aspährische Abstrahlung eine über- bzw. unterdurchschnittliche Leuchtkraft je nach Blickwinkel vortäuschen. Allerdings wird diese Hypothese nicht durch polarimetrische Beobachtungen unterstützt

Beispiele

  • SN 2006gz
  • SN 2007if
  • SN 2009dc
  • SN 2003fg

Einzelnachweise

  1. Upasana Das, Banibrata Mukhopadhyay: New mass limit for white dwarfs: super-Chandrasekhar type Ia supernova as a new standard candle. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1301.5965.
  2. Stephan Hachinger et al.: Spectral modelling of the “Super-Chandra” Type Ia SN 2009dc – testing a 2 sun mass white dwarf explosion model and alternatives. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1209.1339.
  3. R. SCALZO et al.: A SEARCH FOR NEW CANDIDATE SUPER-CHANDRASEKHAR-MASS TYPE Ia SUPERNOVAE IN THE NEARBY SUPERNOVA FACTORY DATASET. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1207.2695.
  4. S. Taubenberger et al.: High luminosity, slow ejecta and persistent carbon lines: SN 2009dc challenges thermonuclear explosion scenarios. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2010, arxiv:1011.5665.
  5. Rubab Khan, K. Z. Stanek, R. Stoll, J. L. Prieto: Super-Chandrasekhar SNe Ia Strongly Prefer Metal-Poor Environments. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2011, arxiv:1106.3071.
  6. Yasuomi Kamiya et al.: SUPER-CHANDRASEKHAR-MASS LIGHT CURVE MODELS FOR THE HIGHLY LUMINOUS TYPE Ia SUPERNOVA 2009dc. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1207.4648.
  7. IZUMI HACHISU et al.: A SINGLE DEGENERATE PROGENITOR MODEL FOR TYPE Ia SUPERNOVAE HIGHLY EXCEEDING THE CHANDRASEKHAR MASS LIMIT. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2011, arxiv:1106.3510.
  8. Marjan Ilkov and Noam Soker: TYPE IA SUPERNOVAE FROM VERY LONG DELAYED EXPLOSION OF CORE-WD MERGER. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2011, arxiv:1106.2027.
  9. Masaomi Tanaka et al.: SPECTROPOLARIMETRY OF EXTREMELY LUMINOUS TYPE Ia SUPERNOVA 2009dc: NEARLY SPHERICAL EXPLOSION OF SUPER-CHANDRASEKHAR MASS WHITE DWARF. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2009, arxiv:0908.2057.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Super Chandrasekhar Supernovae vom Typ Ia sind einer Untergruppe der Supernovae vom Typ Ia mit einem Anteil von ungefahr neun Prozent aller Ia Supernovae Ihre absoluten Helligkeiten sind im Vergleich im Maximum um eine Magnitude heller Sie haben eine langsamere Expansionsgeschwindigkeit der Ejekta als die uberwiegende Mehrheit der SN Ia Diese Eigenschaften werden auf eine hohere Masse des Vorgangersterns im Bereich von 2 1 bis 2 8 Sonnenmassen zuruckgefuhrt wahrend die Chandrasekhar Grenzmasse eines Weissen Zwergs bei ungefahr 1 44 Sonnenmassen liegt 1 Als eine alternative Bezeichnung fur Super Chandrasekhar Supernovae wird der Begriff Uberleuchtkraftige Supernovae vom Typ Ia verwendet Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften 2 Entstehung 3 Beispiele 4 EinzelnachweiseEigenschaftenSupernovae vom Typ Ia sind die Standardleuchtkerzen der Astrophysik fur kosmologische Entfernungen Weil die Chandrasekhar Grenzmasse nur gering mit der chemischen Zusammensetzung des Weissen Zwerges variiert wird bei allen Typ Ia Supernovae eine Energie von 1051 erg frei und dadurch konnte mit Hilfe dieser Eruptionen auf die beschleunigte Expansion des Universums geschlossen werden Bei der Beobachtung vieler Supernovae vom Typ Ia wurde eine Untergruppe gefunden deren Leuchtkraft uber und deren beobachtete Expansionsgeschwindigkeit weit unter der normaler Ia SN liegt Beide Phanomene werden auf eine hohere Masse des Vorgangersterns zuruckgefuhrt da bei diesen in den thermonuklearen Reaktion wahrend der Detonation mehr 56Ni entsteht das weiter zu 56Co und 56Fe zerfallt und die Hauptquelle fur die Leuchtkraft der Supernova ist Weiterhin durfte die hohere Masse des Vorlaufersterns durch starkere Gravitationskrafte die Expansion der Ejekta starker bremsen 2 Die absolute visuelle Helligkeit liegt im Bereich von Mv 19 5 bis 20 5 Im Spektrum der Super Chandrasekhar Supernova zeigt sich haufig die Linie des einfach ionisierten Kohlenstoffs die bei normalen Typ Ia SN nicht beobachtet wird Die Expansionsgeschwindigkeit des einfach ionisierten Siliziums bleibt uber Wochen vor und nach dem Maximum konstant bei einer Geschwindigkeit von 9000 km s was nur etwa 50 Prozent des Wertes anderer SN Ia entspricht Dieser Geschwindigkeitsverlauf wird als das Ergebnis einer Schockwelle interpretiert die durch zirkumstellares Material lauft wie sie zum Beispiel bei der Verschmelzung zweier Weisser Zwerge entstehen kann 3 Es gibt im Spektrum keine Anzeichen fur eine starke Wechselwirkung mit einem dichten zirkumstellaren Medium um die Supernova die durch eine Umwandlung von kinetischer Energie in elektromagnetische Strahlung die zusatzliche Leuchtkraft zur Verfugung stellt Die aus dem Spektren abgeleitete Masse der Ejekta liegt bei mehr als zwei Sonnenmassen 4 Die Position der Super Chandrasekhar Supernovae liegt im Halo ihrer Heimatgalaxien oder in wenig entwickelten Zwerggalaxien In ihrer Umgebung finden sich sehr metallarme Sterne mit einer Metallizitat von ungefahr einem Zehntel der Sonne Wahrscheinlich ist der geringe Metallgehalt auch verantwortlich fur die hohere Leuchtkraft dieser eruptiven Veranderlichen 5 EntstehungIm zweifach entarteten Szenario fur Supernova vom Typ Ia kann es zu einer Verschmelzung zweier Weisser Zwerge kommen die aufgrund der Abstrahlung von Gravitationsstrahlung kollidieren Bei der Kollision wird genugend Hitze freigesetzt um den thermonuklearen Runaway zu zunden und weil zwei Weisse Zwerge beteiligt sind kann eine Masse von bis zu dem Doppelten der Chandrasekhar Grenzmasse erreicht werden 6 Durch die Akkretion von einem zweiten Weissen Zwerg kann ein schnell rotierender Weisser Zwerg entstehen der differentiell rotiert und uber die Zentrifugalkrafte die Chandrasekhar Grenze deutlich uberschreiten kann Dabei sind obere Grenzmassen von bis zu 2 4 Sonnenmassen moglich bevor der akkretierende Weisse Zwerg in einer thermonuklearen Supernova explodiert 7 In einem abgewandelten Szenario durchlaufen ein Weisser Zwerg und ein Roter Riese eine Common Envelope Dabei taucht der Weisse Zwerg in die ausgedehnte Atmosphare des Riesensterns ein und wirft diese ab Der heisse Kern akkretiert Material vom Weissen Zwerg und wird auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wodurch die Detonation verzogert wird weil die Zentrifugalkrafte die Gravitationskrafte kompensieren Die Rotation des magnetischen Weissen Zwerges fuhrt zu einer Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung und nach einigen Milliarden Jahren explodiert der uberschwere entartete Stern 8 Eine asymmetrische Detonation des Weissen Zwerges kann durch eine aspahrische Abstrahlung eine uber bzw unterdurchschnittliche Leuchtkraft je nach Blickwinkel vortauschen Allerdings wird diese Hypothese nicht durch polarimetrische Beobachtungen unterstutzt 9 BeispieleSN 2006gz SN 2007if SN 2009dc SN 2003fgEinzelnachweise Upasana Das Banibrata Mukhopadhyay New mass limit for white dwarfs super Chandrasekhar type Ia supernova as a new standard candle In Astrophysics Solar and Stellar 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4648 IZUMI HACHISU et al A SINGLE DEGENERATE PROGENITOR MODEL FOR TYPE Ia SUPERNOVAE HIGHLY EXCEEDING THE CHANDRASEKHAR MASS LIMIT In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2011 arxiv 1106 3510 Marjan Ilkov and Noam Soker TYPE IA SUPERNOVAE FROM VERY LONG DELAYED EXPLOSION OF CORE WD MERGER In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2011 arxiv 1106 2027 Masaomi Tanaka et al SPECTROPOLARIMETRY OF EXTREMELY LUMINOUS TYPE Ia SUPERNOVA 2009dc NEARLY SPHERICAL EXPLOSION OF SUPER CHANDRASEKHAR MASS WHITE DWARF In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2009 arxiv 0908 2057 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Super Chandrasekhar Supernova vom Typ Ia amp oldid 239652486