Entwicklung Helium-akkretierender Weißer Zwerge bis hin zur Helium Detonation

• Antragsteller: Professor Dr. Norbert Langer, seit 5/2013
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232131047

Man nimmt an, dass thermonukleare Explosionen akkretierender Weißer Zwerge für viele leuchtkräftige Transienten im Universum verantwortlich sind. Dazu gehören Typ 1a Supernovae, die ein wichtiger Bestandteil der Präzisions-Kosmologie und der chemischen Entwicklung des Universums sind. Die Detonation einer hochgradig entarteten Heliumschale in kohlenstoff- und sauerstoffreichen Weißen Zwergen, die langsam heliumreiche Materie akkretieren, wurde kürzlich als möglicher Mechanismus von sowohl Typ 1a als auch einigen besonderen Typ 1b Supernovae vorgeschlagen. Die beobachtbaren Größen einer Helium-Detonation hängen empfindlich von den thermodynamischen Bedingungen der Heliumschale zum Zeitpunkt der Zündung der Kernfusion ab. In diesem Projekt werden wir die Entwicklung Weißer Zwerge, die aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen und Helium akkretieren, systematisch untersuchen, um die verschiedenen Explosionstypen vorherzusagen, die durch Helium-Detonation entstehen können. Unseren früheren Studien über den Einfluss von Rotation auf die Entwicklung akkretierender Weißer Zwerge folgend werden wir zunächst den Einfluss magnetischer Drehmomente auf die Entwicklung Helium-akkretierender Weißer Zwerge untersuchen, um dann Implikationen für Supernova Explosionen aufgrund einer Heliumdetonation zu erforschen. Diese magnetischen Drehmomente werden durch den Tayler-Spruit Dynamo erzeugt. Besonderes Augenmerk gilt den Konsequenzen, die durch Reibungswärme und rotationsbedingtes Mischen chemischer Elemente entstehen. Reibungswärme entsteht durch Reibung unterschiedlich schnell rotierender Schichten in Weißen Zwergen. Diese Weißen Zwerge rotieren durch Massen- und Drehimpuls-Akkretion schneller. Wir werden selbstkonsistente Doppelstern-Entwicklungsmodelle berechnen, um zu erforschen ob zeitabhängiger Massentransfer in engen Doppelsternsystemen zum Verschmelzen der Sterne oder zu einer signifikanten Änderung des Orbits der Sterne führt, so dass das Endergebnis der Doppelsternentwicklung beeinflusst wird. Mit Hilfe dieser Studien sind wir dann in der Lage realistische Vorgängermodelle von Heliumdetonationen zu konstruieren und die folgenden Fragen zu beantworten: Entsteht die Mehrheit der Typ 1a Supernovae durch Heliumdetonation? Welche anderen Transienten wie Helium Novae oder besondere Typ 1a und 1b Supernovae sind von diesen Modellen zu erwarten? Und schlussendlich, welche Konsequenzen haben diese Modelle für die Nukleosynthese?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Sung Chul Yoon, bis 5/2013