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Realistische synthetische Spektren für Supernovae als Werkzeug für die Quantifizierung der empirischen kosmologischen Konstanten bzw. der "dunklen Energie"

超新星的真实合成光谱作为经验宇宙常数或“暗能量”的量化工具

基本信息

批准号：
50622562
负责人：
Professor Dr. Adalbert Wilhelm Alois Pauldrach (†)
金额：
--
依托单位：
Lehrstuhl für Theoretische und Numerische Astrophysik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2008
资助国家：
德国
起止时间：
2007-12-31 至 2014-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/50622562?language=en
关键词：
Realistische synthetische Spektren Supernovae als

项目摘要

In den letzten Jahren hat sich die Vorstellung von den grundlegenden physikalischen Abläufen im Universum auf drastische Weise geändert. Die Tatsache, dass wir in einem Universum leben, das zum überwiegenden Teil von unbekannten Einflüssen dirigiert wird, stellt dabei einen der aufregendsten Forschungsansätze dieses Jahrhunderts dar. Zu dieser Erkenntnis führten Beobachtungen, die nachdrücklich deutlich machen, dass nicht die Materie als Energieform das Universum steuert, sondern eine davon unabhängige Form von "dunkler Energie".Der Grundstein für diese Aussage basiert auf der Annahme, dass Supernovae vom Typ la (SN la) sich hinsichtlich ihrer Leuchtkräfte wie Standardkerzen verhalten. Damit kann durch die Beobachtung der scheinbaren Supernovahelligkeit direkt auf die Entfernung geschlossen werden, wobei die Expansionsgeschwindigkeit des Raumes, zum Zeitpunkt der Explosion, aus der Rotverschiebung des Lichtes folgt. Das schlichte Auftragen der Entfernung gegenüber der Rotverschiebung eines entsprechenden Samples von Supernovae manifestiert den Paradigmenwechsel. Das Ergebnis zeigt, dass sich die Expansion des Universums nicht wie vermutet verlangsamt, sondern beschleunigt. Dies ist der entscheidende Hinweis, dass das Universum von einer mysteriösen "dunklen Energie" dominiert wird, die der Gravitation entgegenwirkt. Bei der Quantifizierung dieser Aussage stößt man allerdings auf Detailprobleme. Als entscheidender Punkt muss dabei hinterfragt werden, inwieweit Supernovae vom Typ la wirklich perfekte Entfernungsindikatoren sind, und zwar dahingehend, dass die Explosionen, unabhängig vom Entwicklungsstadium des Universums, tatsächlich immer zur selben Leuchtkraft führen.In diesem Projekt sollen daher als Schwerpunkt realistische synthetische Spektren für Typ la Supernovae modelliert werden. Das Ziel dabei ist, mögliche Quellen für systematische Fehler hinsichtlich der Kalibrierung dieser Objekte als "Standardkerzen" aufzudecken. Dabei soll hinterfragt werden, ob das Verhalten von beobachteten Typ la Supernovae im lokalen Universum auf Objekte bei mittleren Rotverschiebungen exakt übertragbar ist. Tatsächlich zeigt das vorhandene Beobachtungsmaterial Anzeichen dafür, dass Typ la Supernovae Entwicklungseffekten unterliegen. So scheinen die Expansionsgeschwindigkeiten in Spiralgalaxien und elliptischen Galaxien unterschiedlich zu sein, und auch die Leuchtkraft scheint mit dem Ort der Explosion und dem Typ der Galaxie zu korrelieren. Anhand der Entstehung, Zusammensetzung und Stärke der spektralen Signaturen sowie ihrer Empfindlichkeit gegenüber den maßgeblichen modellspezifischen physikalischen Größen soll darauf zurück geschlossen werden, ob die nukleare Verbrennung von den Details der chemischen Zusammensetzung des explodierenden Sterns oder aber den Zündbedingungen der Explosion abhängt und sich dadurch die Helligkeit der Supernovae systematisch aufgrund der chemischen Evolution oder geprägt von Umgebungseffekten verändern kann.Das Hauptaugenmerk dieses Projektes liegt somit auf dem Aspekt der Erzeugung und dem Transport von Strahlungsenergie in den expandierenden Hüllen von Typ la Supernovae. Hierzu ist festzustellen, dass trotz deutlicher Fortschritte in den letzten Jahren die derzeitige Qualität der berechneten synthetischen Spektren den Status von realistischen Simulationen noch nicht erreicht hat. Dieses Defizit soll hier abgebaut werden. Als Ausgangsbasis dafür steht ein vom Antragsteller und seiner Gruppe entwickelter NLTE-Strahlungstransportcode zur Verfügung, der bereits seit einigen Jahren erfolgreich für die Spektraldiagnostik heißer Sterne eingesetzt wird, und auch auf dem Gebiet der Supernovahüllen, bei denen die Simulation des Strahlungstransportes durch viele Besonderheiten beeinflusst wird, den derzeitigen Status mitprägt.Als weiterer Aspekt dieses Projektes soll die weiterentwickelte Methode auch auf Core-Collapse Supernovae angewendet werden. Ausgangspunkt dafür ist die Erkenntnis, dass hochenergetische Gamma-Stahlen- Ausbrüche (Gamma-Ray-Bursts, GRBs), die aufgrund ihrer enormen Helligkeit auch bei Entfernungen jenseits der Typ la Supernovae beobachtbar sind, ebenfalls Anzeichen für ein Standardkerzenszenario aufzeigen. Obgleich das physikalische Verständnis hinsichtlich der Natur dieser Phänomene noch sehr bescheiden ist, konnte in einigen Fällen eine Verbindung zu der Explosion einer bestimmten Klasse von Core-Collapse Supernovae hergestellt werden. Darauf basierend könnte ein tieferes Verständnis der physikalischen Prozesse in Core-Collapse Supernovae auch Einblicke in die Physik von GRBs gestatten. Für die Erarbeitung dieses Zusammenhänge stellen realistische Strahlungstransportmodelle zur Analyse von Core-Collapse Supernovae ein unverzichtbares Werkzeug dar.

在过去的几年里，我们已经在宇宙中建立了一个巨大的物理学基础。Tatsache，dass wir in einem Universum leben，das zum überwiegenden Teil von unknown Einflüssen dirigiert wird，stelt dabei einen der aufergendsten Forschungsansätze dieses Jahrhunderts.为了使人们认识到宇宙的能量形式是不可改变的，我们需要一种独特的能量形式。根据Annahme的基本原理，超新星的类型（SN la）与标准超新星一样，具有更高的亮度。Damit可以通过观测超新星直接进入韦尔登，从而使空间膨胀，从而产生爆炸的时间点，从黑洞的旋转轨道上发射。这是一个典型的超新星样本。因此，宇宙的扩张并不像其他的那样简单，因此是一致的。这是一个新的概念，因为宇宙是由一个“暗能量”主导的，引力是产生的。在定量分析这个问题时，细节问题就变得更加突出。Als entscheidender Punkt muss dabei fragt韦尔登，inwieweit Supernovae vom Typ la Schoolich perfekte Entfernungsindikatoren sind，and zwar dahingehend，dass die Explosionen，unabhängig vom Entwicklungsstadium des Universums，tatsächlich immer zur selben Leuchtkraft führen.In diesem Projekt sollen daher als Schwerpunrealistische synthetrspektren für Typ la Supernovae modelliert韦尔登. Das Ziel dabei ist，mögliche Quellen für systematische Fehler hinsichtlich der Kalibrierung dieser Objekte als“Standardkerzen”aufzudecken.大部分韦尔登人都很害怕，因为在宇宙中观测到的超新星类型在小行星旋转轨道上是非常困难的。Tatsächlich zeigt das vorhandene Beobachtungsmaterial Anzeichen dafür，dass Typ la Supernovae Entwicklungseffekten unterliegen.因此，在螺旋星系和椭圆星系中的膨胀是不可避免的，而亮晶晶的物体也与爆炸的物体和星系的类型相结合。Anhand der Entstehung，Zusammensetzung und Stärke der spektralen Signaturen sowie ihrer Emfindlichkeit gegenüber den maßgeblichen modellspezifischen Größen soll darauf zurück geschlossen韦尔登，通过对爆炸后超新星爆炸的化学反应细节的研究，揭示了超新星系统在化学演化过程中的巨大作用，这两个项目的主要目的是研究超新星的辐射和辐射能量的传输问题。因此，在过去的几年里，德国的Fortschritte一直在努力提高现实模拟的现状对合成语音的质量。这是一个韦尔登。在从Antragsteller和seiner Gruppe开始编写NLTE-Strahlungtranssportcode的基础上，我们将在未来几年内对高强度超新星进行光谱诊断，也可以在超新星的边界上进行模拟，通过多种不同的影响来模拟Strahlungtranssportes，这是一个非常重要的问题。这一项目也是一个很好的方法来研究超新星的核心坍缩韦尔登。由于观测到的是高能量的伽玛射线暴（GRBs），因此，在观测到超新星的类型之前，他们也会产生巨大的能量，从而形成一种标准的超新星。显然，自然现象的物理学解释还很清楚，在一个小行星中，一个由超新星核心坍缩引起的爆炸是一个很好的韦尔登。Darauf认为，核心坍缩超新星的物理过程与GRBs孕育的物理过程有很大关系。为了消除这些问题，我们将使用真实的Strahlungstransportmodelle来分析核心塌陷超新星，这是一个非常有用的工具。