Manche Sterne explodieren aus Gründen, die wir kaum verstehen.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass ein unsichtbarer Eindringling den Abzug drückt.
Ein internationales Team hat herausgefunden, dass primordiale Schwarze Löcher (PBHs) Weiße Zwergsterne entzünden könnten. Dieser Mechanismus verwandelt Standard-Supernovae vom Typ Ia in etwas völlig anderes. Oder vielleicht etwas Vertrautes, das einfach durch das Unerwartete ausgelöst wurde.
Die im The Astrophysical Journal veröffentlichten Ergebnisse bieten eine Lösung für ein anhaltendes chemisches Rätsel. Die Zusammensetzung der Milchstraße entspricht nicht den Standardmodellen. Es sei denn, diese gespenstischen Schwarzen Löcher sind im Spiel.
Was sind ursprüngliche Schwarze Löcher?
Sie sind nicht die Art, die man am Ende einer Galaxie findet.
PBHs sind hypothetische Überreste aus dem frühen Universum. Sie entstanden aus Materieschwankungen während der kosmischen Inflation kurz nach dem Urknall.
Wissenschaftler halten sie für Kandidaten für Dunkle Materie. Der unsichtbare Stoff, der 90 % der Masse im Kosmos ausmacht. Wir können sie nicht sehen. Aber wir wissen, dass sie dort sein könnten.
Und sie könnten gerade durch Sterne fliegen.
Wenn ein PBH durch den Weltraum reist, kann es einen Stern passieren. Die Schwerkraft erzeugt starke Gezeitenkräfte. Im Fall eines Weißen Zwergs – dem dichten, erdgroßen Körper eines massearmen Sterns – könnten diese Kräfte katastrophale Folgen haben.
Der Druck steigt. Die Kernfusion zündet unkontrolliert. Boom. Eine Supernova vom Typ Ia.
Überprüfung der chemischen Fußabdrücke
Shing-Chi Leung leitete diese Untersuchung. Er ist Assistenzprofessor am SUNY Polytechnice Institute und Gastwissenschaftler am Kavli Institute for the Physics and Math of the Universe. Er arbeitete mit Ken’ichi Nomoto, Alexander Kusenko und Tomoharu Suzuki zusammen.
Sie haben nicht nur Theorien aufgestellt. Sie verglichen Modelle mit der Realität.
Welche Supernovae passen in dieses Profil?
Das Team untersuchte Überreste wie Tycho, Kepler und 3G 397. Sie untersuchten nahegelegene Explosionen, darunter SN 2011fe SN 2012cg, und ältere Ereignisse.
Die Ergebnisse waren frappierend. Durch PBH ausgelöste Explosionen ähnelten in Bezug auf Licht und Bewegung stark den Standard-Supernovae vom Typ Ia. Das ist ein Problem für Beobachter. Wie unterscheiden wir sie?
Indem man sich die Reste ansieht.
Die Forscher analysierten die chemische Häufigkeit in diesen Überresten und in der gesamten Galaxie. Sie konzentrierten sich auf radioaktive Isotope wie Ni-56 und Ni-56 sowie stabile Elemente wie Mn und Ni.
„Unsere Arbeit legt nahe, dass einige Supernovae am Himmel das Ergebnis von PBHs sein könnten … sie hinterlassen viele interessante Hinweise in der Natur.“
— Shing-Chi Leung
Diese Isotope wirken als Tracer. Sie offenbaren die Masse und Metallizität des explodierten Weißen Zwergs. Mit Metallizität ist hier die Menge an schwereren Elementen gemeint, die zum Zeitpunkt der Sternbildung vorhanden war. Es ist eine Uhr. Eine Möglichkeit, die kosmische Geschichte zu verfolgen.
Die fehlende Zutat der Galaxis
Hier wird es konkret.
Die chemischen Anreicherungsmuster der Milchstraße ergaben mit Standardmodellen allein keinen Sinn. Sterne zeigten Häufigkeitstrends, die nicht durch herkömmliche Supernova-Raten erklärt werden konnten.
Aber als die Forscher einen Bruchteil ungleich Null der durch PBH ausgelösten Typ-Ia-Supernovae modellierten, klickte die Rechnung.
Die Chemie der Galaxie stimmte endlich überein.
Ein Teil dieser Sternexplosionen muss von diesen unsichtbaren Objekten verursacht werden. Auch wenn wir die Schwarzen Löcher selbst nicht sehen können, steht ihre Wirkung in den Sternen.
Warum das wichtig ist
Dabei geht es nicht nur darum, ein chemisches Ungleichgewicht zu beheben. Es geht darum, unseren Blick auf das Universum zu erweitern.
Wenn PBHs existieren – und diese Forschung untermauert diese Argumente – handelt es sich nicht nur um Dunkle Materie. Sie sind aktive Teilnehmer der kosmischen Evolution. Sie prägen die chemische Zusammensetzung von Galaxien. Sie beeinflussen, welche Sterne überleben und welche explodieren.
Das Team plant, tiefer zu graben. Als nächstes wollen sie verstehen, wie sich durch PBH ausgelöste Ereignisse auf die Gesamtpopulation von Supernovae auswirken. Was sind die kombinierten Tarife? Wie oft passiert das im Vergleich zu den Standardmodellen?
Wir haben immer noch keinen direkten Nachweis. Wir schließen ihre Anwesenheit aus den Narben, die sie auf sterbenden Sternen hinterlassen.
Aber die Narben sind echt. Die chemischen Fingerabdrücke lügen nicht.
Irgendwo da draußen treibt ein Schwarzes Loch durch die Dunkelheit. Durchqueren eines Weißen Zwergs. Ich warte darauf, einen Funken auszulösen, der die Galaxie erhellen wird.
Wir lernen gerade, den Rauch zu lesen.
