Astronomie ohne Teleskop – Veränderliche Supernovae?

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Von Steve Nerlich in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff

Jeder Unterschied in den Lichtkurven der Supernovae vom Typ Ia muß begründet sein, da wir sie als „Standardkerzen“ benutzen, um die Natur des Universums einzuschätzen. Quelle: NASA

 

Angesichts der Bedeutung von Typ Ia Supernovae als die Standardkerzen, die nachweisen, daß die Expansion des Universums sich tatsächlich beschleunigt – benötigen wir ein hohes Maß an Vertrauen darauf, daß diese Kerzen wirklich einheitlich sind.

Eine Veröffentlichung mit einer Autorenliste, die sich wie das Who is Who in der Kosmologie liest und alle drei diesjährigen Nobelpreisgewinner in Physik einschließt, beschreibt ausführlich die UV-(Ultraviolett) Auswertung von vier Typ Ia Supernovae, von denen drei beträchtliche Abweichungen von der Standardlichtkurve aufweisen, die man von Typ Ia Supernovae eigentlich erwartet.

Einige Unterschiede im UV-Ausstoß sind bereits durch die Beobachtung entfernter, weit ins rote verschobener Typ Ia Supernovae bekannt, da ihr UV-Ausstoß in das optische Licht verschoben ist und deshalb durch die Atmosphäre beobachtet werden kann. Dennoch, um detaillierte Beobachtungen zu erreichen, muß man auf näher gelegene und weniger rotverschobene Typ Ia Supernovae schauen und dafür benötigt man Teleskope im All. Die Forscher nutzten Daten, die durch die Advanced Camera for Surveys (ACS) auf dem Hubble-Teleskop gesammelt wurden.

Die untersuchten Supernovae waren SN 2004dt, SN 2004ef, SN 2005M und SN 2005cf. SN 2005cf wird als bilderbuchmäßig für eine Typ Ia Supernova angesehen – während die anderen drei Supernovae beachtliche Abweichungen von der Standard-UV-Lichtkurve zeigen, obwohl ihr optischer Lichtausstoß erwartungsgemäß aussieht.

Links sind drei abweichende Typ Ia Supernova-Lichtkurven im UV-Licht wiedergegeben (durch drei unterschiedliche Filter aufgenommen). Die drei abweichenden Supernovae sind gegen die Lichtkurve von SN 2005cf (durchgezogene Linie) aufgetragen, die eine Lichtkurve wie aus dem Lehrbuch ist. Der Unterschied zu den drei anderen Supernovae ist im UV offenkundig, aber nicht im optischen Licht – wie der rechte Bildteil zeigt. Quelle: Wang et al.

 

Die Forscher untersuchten auch einen geringfügig größeren Datensatz von mit der Raumsonde Swift durchgeführten Beobachtungen an Supernovae im ultravioletten Bereich. Auch hier zeigte sich eine ähnliche Streuung im UV-Licht, die im Optischen nicht offenkundig war.

Dies bereitet etwas Sorge, denn der Supernova-Datensatz, aus dem wir folgern, daß das Universum sich ausdehnt, beruht großteils auf Beobachtungen im optischen Licht, das anders als UV-Strahlung durch die Atmosphäre dringen und von erdgebundenen Teleskopen gesammelt werden kann.

Gleichwohl ist die Vorstellung richtig, daß drei Ausreißer nicht viel sind. Es ist vielmehr das Ziel der Veröffentlichung, darauf hinzuweisen, daß es einige kleinere Unstimmigkeiten in dem heutigen Datensatz gibt, auf dem unser gegenwärtiges Modell des Universums aufgebaut ist. Der wissenschaftliche Aufwand, der sich auf diesen scheinbar minimalen Sachverhalt richtet, ist ein Zeichen dafür, welche Bedeutung man dem Eingrenzen und Beschreiben der Eigenschaft jeder solcher Unstimmigkeiten beimißt, so daß wir weiterhin Vertrauen in den Datensatz der Typ Ia Supernova-Standardkerzen haben können – oder auch nicht.

Die Forscher merken an, daß der UV-Überschuß, der in SN 2005cf überhaupt nicht, in den anderen drei Supernovae in unterschiedlich starker Ausprägung – mit der stärksten Ausprägung in SN 2004dt – zu sehen ist, ein Problem darstellt, auch wenn es kein großes Problem ist.

Als Standardkerzen sind Typ Ia Supernovae Schlüssel zur Bestimmung der Entfernung ihrer Heimat-galaxien. Ein stärkerer UV-Fluß als erwartet in einigen Ia Supernovae könnte ihre Helligkeit im sichtbaren Licht steigern (in Fällen, wo das unerwartet helle UV rotverschoben ist in unerwartet helles blaues Licht). Diese Supernovae würden in erdgebundenen Himmelsdurchmusterungen als trügerisch helle Ia Supernovae gemessen werden – und ihre Heimatgalaxien würden näher bestimmt werden, als sie es in Wirklichkeit sind.

Die Wissenschaftler nennen dies einen weiteren möglichen systematischen Fehler innerhalb der gegenwärtigen, auf Typ Ia Supernovae basierten Berechnung der Beschaffenheit des Universums. Andere mögliche systematische Fehler sind die Metallizität der Supernovae selbst sowie die Größe, Dichte und Chemie ihrer Heimatgalaxie.

Die Grundsatzfrage, um voranzukommen, lautet jetzt: wie groß ist der Anteil an der Gesamtzahl der Typ Ia Supernovae im Universum, die diesen hohen UV-Fluß haben könnten? Um dies beantworten zu können, müssen wir mehr Weltraum gestützte Teleskopdaten bekommen.

Weiterführende Literatur (im Internet zu finden unter):

arXiv:1110.5809v2

Wang et al.

Evidence for Type Ia Supernova Diversity from Ultraviolet Observations with the Hubble Space Telescope (2011)

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