Tote Sterne werfen lange Schatten: WVU-Astronom jagt nach leuchtenden Geistern von Supernovas

Timothy Faerber, ein WVU-Doktorand, und Professor Loren Anderson untersuchen Supernova-Überreste, um die Eigenschaften und Dynamik der Galaxie besser zu verstehen. (WVU Foto/Nathaniel Godwin)

Ein Astronom der West Virginia University sucht in der Milchstraße nach Trümmern, die von Supernovas zurückgelassen wurden, den heftigen Explosionen, die auftreten, wenn massereiche Sterne sterben.

Nach einer Supernova-Explosion dehnt sich Material, das Teil des Sterns war, nach außen aus und bildet eine Hülle oder einen „Überrest“. Laut Loren Anderson, Professorin am Eberly College of Arts and Sciences, ist die Untersuchung von Supernova-Überresten „wesentlich für das Verständnis der Eigenschaften und Dynamik unserer Galaxie – aber es gibt eine erhebliche Diskrepanz in der Anzahl der Supernova-Überreste, die wir im Vergleich zu denen erwarten würden.“ die relativ geringe Zahl, die wir festgestellt haben.“

In der Milchstraße wurden etwa 300 bis 400 Supernova-Überreste identifiziert, aber Untersuchungen ähnlicher Galaxien deuten darauf hin, dass in dieser Galaxie wahrscheinlich eher an die 1.000 Supernova-Überreste existieren. Mit 331.170 US-Dollar an Fördermitteln der National Science Foundation wird Anderson diese Lücke schließen. Er glaubt, dass er die Zahl der bekannten Supernova-Überreste bis zum Ende seiner dreijährigen Studie verdoppeln könnte.

Die Identifizierung von Supernova-Überresten erfordert sensible Daten und kann eine Herausforderung sein. Anderson sagte beispielsweise, dass Supernova-Überreste oft mit den viel zahlreicheren HII-Regionen verwechselt werden, Wolken aus dichtem Plasma, die massereiche Sterne umgeben.

In Zusammenarbeit mit dem Doktoranden Timothy Faerber aus Potomac, Maryland, wird Anderson Radiowellenlängendaten des Very Large Array und der MeerKAT-Teleskope verwenden, um Supernova-Überrestkandidaten zu identifizieren, indem er maschinelle Lernsoftware mit altmodischem Scannen „nach Augenmaß“ kombiniert. Diese Methode wird es Anderson ermöglichen, neue Supernova-Überreste zu entdecken, vermutete Supernova-Überreste zu bestätigen und falsch identifizierte Überreste aus dem Katalog zu entfernen.

„Diese Studie kommt zur rechten Zeit“, sagte Anderson, Astronomieprofessor und Mitglied des WVU Center for Gravitational Waves and Cosmology. „Neue Daten von MeerKAT ermöglichen die bisher empfindlichste Suche nach Supernova-Überresten, und jüngste Arbeiten haben Hunderte möglicher Supernova-Überreste identifiziert, die bestätigt werden müssen.“ Wir haben bereits mit der ersten Suche nach einigen Quadratgraden GPS-Daten des MeerKAT-Teleskops begonnen und die Ergebnisse sind unglaublich vielversprechend.“

Er sagte, seine Methodik sei gut geeignet, Supernova-Überreste in überfüllten Teilen der inneren Galaxie zu entdecken, was die Wahrscheinlichkeit erhöhe, neuere Überreste zu finden, die sich noch nicht ausgebreitet oder weit verstreut hätten. Diese „jungen, kompakten“ Überreste sind besonders wertvoll für Forscher, die sich für die Auswirkungen von Supernovae auf interstellare Materie und Strahlung interessieren.

Anderson sagte jedoch, dass jeder neu bestätigte Überrest eine Gelegenheit für detaillierte Untersuchungen sei – eine Chance, beispielsweise dreidimensionale Rekonstruktionen des von einer Supernova-Explosion herausgeschleuderten Materials zu erstellen oder mehr darüber zu erfahren, welche Auswirkungen der Schock einer Supernova auf andere Materie hat in der Galaxie.

Er fügte hinzu, dass das Projekt auch eine Gelegenheit biete, Supernova-Überreste zu finden, die mit Pulsaren in Verbindung stehen. Ein Pulsar ist der ultradichte, rotierende Kern, der übrig bleibt, nachdem ein Stern in einer Supernova explodiert ist. Obwohl Pulsare und Supernova-Überreste beide durch Supernova-Explosionen entstehen, werden sie selten in Verbindung gefunden.

Pulsare sind wichtig, weil ihr hochpräzises „Pulsieren“ es ihnen ermöglicht, als kosmische Uhren für Astronomen zu dienen, darunter Andersons WVU-Kollegen, die im Juni internationale Schlagzeilen machten, weil sie Wellen in der Raumzeit entdeckten, was zum großen Teil ihrer Untersuchung von Pulsaren zu verdanken war.

Andersons Forschungsgruppe wird mit dem West Virginia Science Public Outreach Team zusammenarbeiten, das WVU-Studenten darin schult, MINT-Präsentationen für K-12-Schüler zu halten und so die Klassenzimmer zu einem Teil der aktuellen, hochmodernen Wissenschaft zu machen, die vor Ort stattfindet.

Keine der bestehenden Präsentationen von WV SPOT zeige Supernovae, sagte Anderson, daher werde man ein neues Modul entwickeln, das auch einen allgemeinen Überblick über Radioteleskope bietet. Die Präsentation wird Supernova-Überrestbeobachtungen umfassen, die live von einem Teleskop am Observatorium in Green Bank erfasst werden, und den Schülern praktische Erfahrungen mit der Astronomie in Echtzeit vermitteln.

-WVU-

29.08.23

MEDIENKONTAKT: Micaela MorrissetteWissenschaftliche AutorinWVU Research Communications304-709-6667; [email protected]

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