Ein internationales Team von nuklearen Astrophysikern hat die explosiven Sternereignisse, die als Novae bekannt sind, neu beleuchtet.
Künstlerische Ansicht einer Nova-Explosion, die das binäre Sternensystem darstellt. Bildnachweis: David A Hardy und STFC.
Diese dramatischen Explosionen werden durch Kernprozesse ausgelöst und machen bisher nicht sichtbare Sterne für kurze Zeit sichtbar. Das Wissenschaftlerteam maß die Kernstruktur des radioaktiven Neons, das durch diesen Prozess erzeugt wurde, mit beispiellosen Details.
Ihre Ergebnisse, die in der US-Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurden, zeigen, dass es weitaus weniger Unsicherheiten darüber gibt, wie schnell eine der wichtigsten Kernreaktionen abläuft und wie viele radioaktive Isotope letztendlich vorhanden sind, als zuvor vermutet.
Die Ergebnisse werden von der Universität York, Großbritannien, der Universitat Politècnica de Catalunya und dem Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spanien, geleitet und helfen bei der Interpretation zukünftiger Daten von Gammastrahlen-Beobachtungssatelliten.
GK Persei 1901 - Blick auf die Ejekta ein Jahrhundert nach der Nova-Explosion. Bildnachweis: Adam Block / NOAO / AURA / NSF.
Während große Sterne ihr Leben mit spektakulären Explosionen beenden, die als Supernovae bezeichnet werden, erleben kleinere Sterne, die als weiße Zwergsterne bezeichnet werden, manchmal kleinere, aber immer noch dramatische Explosionen, die als Novae bezeichnet werden. Die hellsten Nova-Explosionen sind mit bloßem Auge sichtbar.
Eine Nova entsteht, wenn ein weißer Zwerg nahe genug an einem Begleitstern ist, um Materie - hauptsächlich Wasserstoff und Helium - aus den äußeren Schichten dieses Sterns auf sich zu ziehen und eine Hülle aufzubauen. Wenn sich genügend Material auf der Oberfläche angesammelt hat, kommt es zu einem Ausbruch der Kernfusion, wodurch der Weiße Zwerg das restliche Material aufhellt und ausstößt. Innerhalb weniger Tage bis Monate lässt das Leuchten nach. Es wird erwartet, dass sich das Phänomen nach typischerweise 10.000 bis 100.000 Jahren wiederholt.
Herkömmlicherweise werden Novae im sichtbaren und nahen Wellenlängenbereich beobachtet. Diese Emission tritt jedoch erst etwa eine Woche nach der Explosion auf und gibt daher nur teilweise Auskunft über das Ereignis.
Dr. Alison Laird vom Institut für Physik der Universität von York sagte: „Die Explosion wird im Wesentlichen von nuklearen Prozessen getrieben. Die Strahlung im Zusammenhang mit dem Zerfall von Isotopen - insbesondere die eines Fluorisotops - wird von aktuellen und zukünftigen Satellitenmissionen zur Beobachtung von Gammastrahlen aktiv gesucht, da sie einen direkten Einblick in die Explosion bietet.
„Um jedoch richtig interpretiert zu werden, müssen die Kernreaktionsraten bekannt sein, die bei der Herstellung des Fluorisotops eine Rolle spielen. Wir haben gezeigt, dass frühere Annahmen zu den wichtigsten nuklearen Eigenschaften falsch sind, und haben unsere Kenntnisse über den nuklearen Reaktionsweg verbessert. “
Die experimentellen Arbeiten wurden am Maier-Leibnitz-Labor in Garching durchgeführt, und Wissenschaftler der Universität Edinburgh spielten eine Schlüsselrolle bei der Interpretation der Daten. An der Studie nahmen auch Wissenschaftler aus Kanada und den USA teil.
Dr. Anuj Parikh vom Departament de Fisica i Enginyeria Nuclear der Universitat Politècnica de Catalunya sagte: „Die Beobachtung von Gammastrahlen von Novae würde helfen, genauer zu bestimmen, welche chemischen Elemente bei diesen astrophysikalischen Explosionen synthetisiert werden. In dieser Arbeit wurden die Details, die zur Berechnung der Produktion des wichtigsten radioaktiven Fluorisotops erforderlich sind, genau gemessen. Auf diese Weise können die Prozesse und Reaktionen hinter der Nova genauer untersucht werden. “
Diese Arbeit ist Teil eines fortlaufenden Forschungsprogramms, das untersucht, wie die Elemente in Sternen und Sternexplosionen synthetisiert werden.
Über die University of York