Warum erzeugen einige Supernovae Gammastrahlen, andere nicht? Die Antwort könnte in der wirbelnden Scheibe - und den starken Jets - liegen, die einige Supernovae zurücklassen.
Bilder von SN 2012ap und seiner Wirtsgalaxie, NGC 1729. Bildnachweis: D. Milisavljevic et al.
Astronomen sagen, sie haben eine lang gesuchte gefunden fehlendes Glied zwischen Supernova-Explosionen, die Gammastrahlen-Bursts (GRBs) erzeugen, und solchen, die dies nicht tun. Es handelt sich um eine Supernova aus dem Jahr 2012 - von Astronomen jetzt Supernova 2012ap genannt - und es werden viele Eigenschaften erwartet, die einen starken Ausbruch von Gammastrahlen erzeugen. Ein solcher Ausbruch trat jedoch nicht auf. Sayan Chakraborti vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik (CfA) sagte diese Woche (27. April 2015) in einer Erklärung des National Radio Astronomy Observatory:
Dies ist ein beeindruckendes Ergebnis, das einen wichtigen Einblick in den Mechanismus bietet, der diesen Explosionen zugrunde liegt. Dieses Objekt füllt eine Lücke zwischen GRBs und anderen Supernovae dieses Typs und zeigt uns, dass bei solchen Explosionen ein breites Aktivitätsspektrum möglich ist.
Supernova 2012ap (SN 2012ap) - befindet sich in einer Galaxie namens NGC 1729 - ist das, was Astronomen als a bezeichnen Kernkollaps-Supernova. Diese Art von Explosion tritt auf, wenn die Kernfusionsreaktionen im Kern eines sehr massereichen Sterns nicht mehr die Energie liefern können, die erforderlich ist, um den Kern gegen das Gewicht der äußeren Teile des Sterns zu halten. Der Kern kollabiert dann katastrophal zu einem superdichten Neutronenstern oder einem Schwarzen Loch. Der Rest des Materials des Sterns wird in einer Supernova-Explosion in den Weltraum gesprengt.
Der häufigste Typ einer solchen Supernova sprengt das Material des Sterns nach außen in einer nahezu kugelförmigen Blase, die sich schnell ausdehnt, jedoch mit einer Geschwindigkeit, die weit unter der des Lichts liegt. Diese Explosionen erzeugen keine Gammastrahlen.
In einem kleinen Prozentsatz der Fälle wird das einfallende Material in eine kurzlebige Wirbelscheibe gezogen, die den neuen Neutronenstern oder das neue Schwarze Loch umgibt. Diese Akkretionsscheibe erzeugt Materialstrahlen, die sich von den Polen der Scheibe mit einer Geschwindigkeit nach außen bewegen, die der von Licht nahekommt. Es hat sich herausgestellt, dass die Geschwindigkeit des Materials in den Strahlen einen Unterschied zwischen Gammastrahlen-Bursts oder keinen Gammastrahlen-Bursts macht.
Links eine gewöhnliche Kernkollaps-Supernova ohne „Zentralmotor“. Das ausgestoßene Material dehnt sich links fast kugelförmig nach außen aus. Rechts treibt ein starker Mittelmotor Materialstrahlen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit an und erzeugt einen Gammastrahlenstoß. Das untere Feld zeigt eine intermediäre Supernova wie SN 2012ap mit einem schwachen Zentralmotor, schwachen Jets und keinem Gammastrahlenausbruch. Bild über Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF.
Die Kombination der Wirbelscheibe einer Supernova der letzten Zeit - und ihrer mächtigen Jets - heißt Motor von Astronomen. Motorgetrieben Es ist bekannt, dass Supernovae Gammastrahlen auslösen.
Laut der neuen Forschung ist dies jedoch nicht der Fall alle Supernovae mit Motorantrieb erzeugen Gammastrahlenausbrüche. Zum Beispiel Supernova 2012ap nicht. Alicia Soderberg, ebenfalls von CfA, sagte:
Diese Supernova hatte Jets, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegten, und diese Jets wurden schnell verlangsamt, genau wie die Jets, die wir in Gammastrahlenbursts sehen.
Eine frühere Supernova aus dem Jahr 2009 hatte ebenfalls schnelle Jets, aber ihre Jets dehnten sich frei aus, ohne die Verlangsamungscharakteristik derjenigen zu erfahren, die Gammastrahlenbursts erzeugen. Die freie Ausdehnung des Objekts aus dem Jahr 2009, so die Wissenschaftler, ähnelt eher derjenigen bei Supernova-Explosionen ohne Motor und deutet wahrscheinlich darauf hin, dass sein Strahl einen großen Prozentsatz schwerer Partikel enthielt, im Gegensatz zu den leichteren Partikeln bei Gammastrahlen. Jets platzen. Die schweren Partikel dringen leichter durch das Material, das den Stern umgibt. Chakraborti sagte:
Was wir sehen, ist, dass es bei dieser Art von Supernova-Explosion eine große Vielfalt an Motoren gibt. Bei starken Motoren und leichteren Partikeln treten Gammastrahlen auf, bei schwächeren Motoren und schwereren Partikeln dagegen nicht.
Dieses Objekt zeigt, dass die Art des Motors eine zentrale Rolle bei der Bestimmung der Eigenschaften dieser Art von Supernovaexplosion spielt.
Fazit: Eine Supernova aus dem Jahr 2012 - Supernova 2012ap in einer Galaxie namens NGC 1729 - hatte viele Eigenschaften, die von einer Supernova erwartet wurden, die einen starken Ausbruch von Gammastrahlen erzeugt. Ein solcher Ausbruch trat jedoch nicht auf. Astronomen haben dieses Ereignis genutzt, um ihre Vorstellungen zu verfeinern, warum einige Supernova-Explosionen Gammastrahlen auslösen und andere nicht.