Sterne leben und sterben auf epischen Zeitskalen. Dutzende von Millionen Jahren, Hunderte von Millionen von Jahren, sogar Milliarden von Jahren oder länger. Vielleicht ist das Einzige, was diese Epik noch übertrifft, wenn sich zwei tote Sterne zusammenschließen und wieder zum Leben erwachen.
Astronomen der Universität Bonn in Deutschland haben zusammen mit Kollegen in Russland einen sehr bizarren Stern entdeckt, der sich möglicherweise gebildet hat, als zwei tote Sterne wieder zum Leben erweckt wurden. Der Stern wurde erstmals von russischen Astronomen in Bildern aus dem Weitfeld-Infrarot-Umfrage-Explorer (WISE) Satellit. Sie haben den Stern J005311 genannt.
Die russischen Astronomen sahen wie üblich einen Nebel mit einem Stern in der Mitte, aber der Stern strahlte kein sichtbares Licht aus. Stattdessen emittiert es hauptsächlich Infrarotlicht. Dies war höchst ungewöhnlich.
Im normalen Verlauf der Ereignisse werfen Sterne wie unsere Sonne ihre äußeren Schichten ab, wenn sie sterben, und diese Schichten bilden einen Nebel. Zurück bleibt ein Weißer Zwerg, der den Nebel erhellt. Und der Weiße Zwerg strahlt sichtbares Licht aus. Ein Infrarotobjekt im Zentrum eines Nebels zu sehen bedeutete, dass etwas Unerwartetes passiert war.
'So ein Ereignis ist extrem selten.'
Dr. Götz Gräfener vom Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn.
Die russischen Astronomen, die es entdeckten, wussten, dass sie etwas Ungewöhnliches vor Augen hatten. „Unsere Kollegen in Moskau haben erkannt, dass dies bereits für eine ungewöhnliche Herkunft spricht“, erklärt Dr. Götz Gräfener vom Argelander-Institut für Astronomie (AIfA) der Universität Bonn.
Die Astronomen der Universität Bonn waren damit beschäftigt, die Spektren des ungewöhnlichen Objekts und seines Nebels zu analysieren. Sie fanden heraus, dass das Objekt weder Wasserstoff noch Helium enthielt, was typisch für einen Weißen Zwerg ist. Bevor ein Stern zu einem Weißen Zwerg wird, verschmilzt er seinen gesamten Wasserstoff und Helium. Es kann nichts Schwereres als Helium schmelzen, weil es nicht genug Masse hat, um die notwendige Hitze zu erzeugen, also wird es zu einem Weißen Zwerg.
Drei Bilder des Infrarotnebels J005311. Das rechte Bild befindet sich im optischen Licht und der Nebel ist unsichtbar. Bildquelle: Vasilii Gvaramadse/Universität Moskau
Das mysteriöse Objekt war also wie ein weißer Zwerg, da es weder Wasserstoff noch Helium gab. EIN weißer Zwerg besteht hauptsächlich aus elektronenentartete Materie . Aber ein Weißer Zwerg sendet sichtbares Licht aus, das für unsere Augen weiß erscheint, daher der Name. Die Tatsache, dass dieses Objekt eher Infrarotlicht als sichtbares Licht aussendete, bedeutet, dass seine Ursprünge ungewöhnlich waren.
Prof. Dr. Norbert Langer vom AIfA (Argelander-Institut für Astronomie) erklärt, was ihrer Meinung nach passiert ist: „Wir gehen davon aus, dass sich dort vor vielen Milliarden Jahren in unmittelbarer Nähe zwei Weiße Zwerge gebildet haben“, erklärt Prof. Langer. 'Sie kreisten umeinander und erzeugten exotische Verzerrungen der Raumzeit, die als Gravitationswellen bezeichnet werden.' Als sie sich in diesem ausgedehnten, stellaren Tanz umkreisten, verloren sie Energie. Schließlich schlossen sie die Distanz zueinander und verschmolzen zu einem Objekt.
Drei Standbilder, die zwei weiße Zwerge zeigen, die sich umkreisen und dann kollidieren. Von Dana Berry – http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/collide_whitedwarf.html, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3423897
Aber die Verschmelzung bedeutete eine wichtige Sache: Das Objekt verdoppelte nun effektiv seine Masse, was bedeutete, dass es hohe Temperaturen erreichen konnte, um Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium waren, zu verschmelzen. Also wurde die Fusion wieder eingeschaltet und der Stern kam von den Toten zurück.
In einem Pressemitteilung Bei der Bekanntgabe ihrer Ergebnisse betonen die Forscher, wie selten ein solches Objekt ist. „Ein solches Ereignis ist äußerst selten“, sagte Gräfener. „In der Milchstraße gibt es wahrscheinlich nicht einmal ein halbes Dutzend solcher Objekte, und eines davon haben wir entdeckt.“
Weitere Beobachtungsbeweise aus J005311 unterstützen die Fusionserklärung. Erstens scheint der Stern 40.000 Mal heller als unsere Sonne. Das ist weit, viel heller als ein Weißer Zwerg. Es hat auch eine extrem starke Sonnenwind . Alle Sterne erzeugen Sonnenwind, einen Materialstrom, der von der Oberfläche des Sterns kommt. Dieser Wind wird durch die Strahlung der Fusion erzeugt.
Illustration des Einflusses des Sonnenwinds auf die Magnetosphäre der Erde. Alle Sterne haben einen Sonnenwind, aber der Sonnenwind von J005311 ist viel zu schnell, um allein durch Fusion erzeugt zu werden. Urheberrecht: NASA
Aber mit einer Geschwindigkeit von 16.000 Kilometern pro Sekunde ist der Sonnenwind von J005311 viel zu schnell, um durch Fusion erzeugt zu werden. Die Theorie zeigt, dass verschmolzene Weiße Zwerge ein sehr starkes magnetisches Rotationsfeld haben sollten. „Unsere Simulationen zeigen, dass dieses Feld wie eine Turbine wirkt, die den Sternwind zusätzlich beschleunigt“, sagt Gräfener.
Nachdem der Ursprung dieses ungewöhnlichen Objekts geklärt ist, ist seine Zukunft klar: Es wird nicht lange dauern.
J005311 wird genug Masse haben, um die Fusion nur für einige tausend Jahre aufrechtzuerhalten. Danach wird sein Brennstoff in Eisen und schwerere Elemente umgewandelt. Aber da es das Produkt einer Verschmelzung ist, hat es jetzt eine viel größere Masse, etwa das 1,4-fache der Masse der Sonne. Und Sie wissen vielleicht, was das bedeutet.
Künstlerische Darstellung eines Sterns, der zur Supernova wird und seinen chemisch angereicherten Inhalt in das Universum wirft. Bildnachweis: NASA/Swift/Skyworks Digital/Dana Berry
1,4 mal die Masse der Sonne ist die Chandrasekhar-Grenze , dem oberen Massenbereich für einen Weißen Zwergstern. Damit erleidet dieser Ausnahmestar in Zukunft ein weiteres Ausnahmeschicksal. Es wird das Chandrasekhar-Limit überschreiten und unter seiner eigenen Schwerkraft einen Kernkollaps erleiden und als Supernova explodieren. Seine Elektronen und Photonen verschmelzen zu Neutronen und es wird ein Neutronenstern.
Und an diesem Punkt wird es nichts mehr geben, um die Geschichte dieses seltsamen Objekts zu erzählen.
Papier: Ein massives Fusionsprodukt von Weißen Zwergen vor dem Zusammenbruch
Pressemitteilung: Sternwalzer mit dramatischem Ende