Kippenhahn-Preis für zwei Arbeiten über Supernovae

28. September 2020

Die besten Studentenpublikationen am MPA im Jahr 2019 sind zwei Arbeiten über Supernovae: Andeas Flörs erhält den Rudolf-Kippenhahn-Preis für seine Arbeit mit dem Titel "Sub- Chandrasekhar progenitors favoured for Type Ia supernovae: evidence from late time spectroscopy" und Simon Huber für seine Arbeit über "Strongly lensed SNe Ia in the era of LSST: observing cadence for lens discoveries and time-delay measurements".

Die beiden Preisträger Simon Huber (links) und Andreas Flörs (rechts) mit dem emertierten MPA-Direktor Simon White.

Der Kippenhahn-Preis wurde 2009 ins Leben gerufen und ist zu Ehren des ehemaligen MPA-Direktors Prof. Rudolf Kippenhahn benannt. Er soll Studenten dazu motivieren, eine gute Publikation zu schreiben. Kriterien für den Preis sind, dass der Student Erstautor ist und wesentlich zu den wissenschaftlichen Ideen, Berechnungen und Analysen sowie zum Verfassen der Arbeit beigetragen hat. Für 2019 vergibt das Komitee den Kippenhahn-Preis an zwei Gewinner für zwei sehr unterschiedliche Arbeiten über Supernovae.

Andreas Flörs verwendet in seiner Arbeit späte ("nebuläre") Spektren von Supernovae vom Typ Ia, um deren Vorläufer einzugrenzen. Insbesondere nutzt er die Unterschiede in den Häufigkeiten der Elemente der Eisengruppe, die für verschiedene Vorläuferkanäle vorhergesagt werden: Nur Weiße Zwerge nahe der Chandrasekhar-Masse erreichen die hohen zentralen Dichten, die für die Synthese von stabilem Eisen und Nickel durch das Einfangen von Elektronen erforderlich sind. Explodierende Weiße Zwerge mit geringerer Masse und damit geringerer Dichte im Kern erzeugen stattdessen überwiegend radioaktives 56 Ni. Eine wichtige Diagnose für die zentrale Dichte ist das Vorhandensein von Ni-Linien in Spektren aus späten Zeiten der Supernova, wenn das gesamte radioaktive Ni zerfallen ist. Andreas hat eine Methode entwickelt, mit der der Anteil des neutronenreichen (57 Ni und 58 Ni) Materials, das bei der Explosion synthetisiert wurde, allein aus optischen Daten bestimmt werden kann. Dies ermöglichte es ihm, Archivdaten von Supernovae vom Typ Ia der letzten 30 Jahre zu modellieren. Seine Schlussfolgerungen sind frappierend: Er stellt fest, dass für plausible Metallizitäten in den Vorläufern der Anteil des stabilen Ni mit den Vorhersagen von Sub-Chandrasekhar-Massenmodellen übereinstimmt, Chandrasekhar-Massenmodelle als Hauptexplosionskanal aber ausschließt.  

Stark vom Gravitationslinseneffekt verzerrte Supernovae entwickeln sich zu einer neuen Sonde der Kosmologie und Sternphysik. Obwohl diese Systeme sehr selten sind und bisher nur zwei Ereignisse bekannt sind, werden im bevorstehenden Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time, LSST, Hunderte solcher Ereignisse erwartet. Unterschiedliche Beobachtungsstrategien des LSST werden die Zahl der gefundenen durch den Gravitationslinseneffekt stark verzerrte Supernovae in hohem Maß beeinflussen. Simon Huber nahm in seinem Beitrag die Herausforderung an, zwei wichtige Fragen zu beantworten: (1) Was ist die optimale LSST-Beobachtungsstrategie für derartige Systeme, und (2) wie gut lassen sich die Zeitverzögerungen zwischen den Mehrfachbildern von Supernovae mit Mikrolinseneffekt für kosmologische Studien messen? Die wichtigsten Schlussfolgerungen aus seiner gründlichen Analyse sind, dass die gegenwärtigen LSST-Beobachtungsstrategien nicht ausreichen, um präzise Zeitverzögerungen für die meisten der Gravitationslinsen-SN Ia-Systeme zu liefern. Daher plädiert er dafür, LSST hauptsächlich zur Entdeckung einzusetzen und Folgebeobachtungen für präzise Zeitverzögerungsmessungen mit einer Unsicherheit von 5% durchzuführen. Seine Arbeit wurde von A&A als eine der besonders wichtigen Arbeiten aus allen Bereichen der Astronomie und Astrophysik hervorgehoben, die 2019 veröffentlicht wurden.

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