Das ist irgendwie traurig. Astronomen finden einen ausgefallenen Stern, der einen toten Stern umkreist
Der Tod gehört einfach zum Leben, und das gilt auch für Sterne und andere astronomische Objekte. Sicher, die Zeitachsen sind in dieser Hinsicht viel, viel größer, aber die Grundregel ist dieselbe. Wie alle lebenden Organismen erreichen Sterne schließlich ein hohes Alter und werden zu Weißen Zwergen. Und einige haben nicht einmal das Glück, geboren zu werden, sondern werden zu einer Klasse von gescheiterten Sternen, die als Braune Zwerge bekannt sind.
Obwohl Astronomen mit diesen Objekten vertraut waren, erwarteten sie sicherlich nicht, Beispiele für beides in einem einzigen Sternensystem zu finden! Und doch, nach a neue Studie , genau das hat ein internationales Astronomenteam beim Blick auf WD 1202-024 herausgefunden. Verwendung von Daten aus dem Weltraumteleskop Kepler entdeckten sie ein Doppelsternsystem bestehend aus einem gescheiterten Stern (einem braunen Zwerg) und dem Überrest eines Sterns (einem weißen Zwerg).
Das Team, das die Entdeckung machte, bestand aus Forschern der Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung am MIT, die Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), die Exoplaneten-Forschungsinstitut (iREx) und das Ames Research Center der NASA. Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, mit dem Titel „ WD 1202-024: Die präkataklysmische Variable mit der kürzesten Periode “, wurde kürzlich in der . veröffentlichtMonatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Künstlerische Darstellung eines Braunen Zwergs vom Typ T. Bildnachweis: Tyrogthekreeper unter einer Wikimedia Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported-Lizenz
Ursprünglich wurde der Weiße Zwerg durch die Sloan Digital Sky Survey (SDSS) – bezeichnet als WD1202-024 – und galt als einsamer Stern. Bei der Untersuchung der Lichtkurven von Sternen, die von der K2-Mission vermessen worden waren, stellten Dr. Saul Rappaport (MIT) und Andrew Vanderburg (vom CfA) jedoch – die Hauptautoren bzw. Co-Autoren der Studie – fest ein merkwürdiger Abfall seiner Helligkeit.
Während die Transite von Exoplaneten dafür bekannt sind, kleine Helligkeitseinbrüche zu verursachen, zeigte die Lichtkurve in diesem Fall besonders tiefe und breite Finsternisse. Darüber hinaus gab es zwischen diesen Finsternisse Helligkeitsänderungen, die auf die kühle Komponente (d. h. den Braunen Zwerg) zurückzuführen zu sein schienen, die von dem viel heißeren Weißen Zwerg beleuchtet wurde. Auch dies war unerwartet, da es darauf hinwies, dass das Transitobjekt ziemlich groß war.
Um dem auf den Grund zu gehen, hat das Team ein Modell entwickelt, das auf den Daten der K2-Mission, der SDSS-Umfrage und der Magellan 6,5-m-Teleskop . Sie nutzten auch Daten von fünf verschiedenen bodengestützten Teleskopen auf drei Kontinenten, darunter von Amateuren betriebene 36-cm- und 80-cm-Teleskope in Arizona, das 1-m-Teleskop an der Südafrikanisches Astronomisches Observatorium , und das 1,6-m-Teleskop bei Mont-Megantic-Observatorium („OMM“) in Quebec.
Aus diesen kombinierten Daten konnten sie ableiten, dass ihre Beobachtungen mit einem heißen Weißen Zwerg von 0,4 Sonnenmassen übereinstimmen, der von einem Braunen Zwerg mit 0,067 Sonnenmassen verfinstert wird. Sie stellten auch fest, dass diese beiden Objekte, die fast von der Kante zu sehen sind, sich in einer Zeit von nur 71 Minuten und 12 Sekunden umkreisen – was einer Geschwindigkeit von etwa 100 km/s entspricht.
Die von der K2-Mission aufgenommene Lichtkurve (schwarze Linie) mit einem geometrischen Modell, um einen Beleuchtungseffekt auf den Begleitstern (rote Linie) zu emulieren, während die blaue Linie die Anpassung an das Modell basierend auf der Länge der K2-Beobachtungen ist. Bildnachweis: UBishop
Aber wie Lorne Nelson – Professor an der Bishop’s University und einer der Co-Autoren des Papiers – erklärte, wollte das Team sich auch mit der Entstehung dieses Systems befassen. „Wir hatten ein robustes Modell konstruiert, mussten uns aber noch mit den „großen Bildern“ auseinandersetzen, etwa wie sich dieses System gebildet hat und was sein endgültiges Schicksal sein würde“, sagte er.
Dazu verwendeten sie ausgeklügelte Computermodelle, um die Entstehung und Entwicklung von WD1202 zu simulieren. Nach ihrem Szenario bestand das Ursystem aus einem 1,25-Sonnenmassenstern und einem Braunen Zwerg, die sich in einer 150-Tage-Umlaufbahn zueinander befanden. Als der Stern alterte, begann er sich auszudehnen und wurde zu einem roten Riesen, der schließlich seinen braunen Zwergengefährten in eine viel engere Umlaufbahn zog.
Sie konstruierten auch eine 3-D-Animation, um die Wirkung zu veranschaulichen. Wie Nelson es beschrieben hat:
„Es ist vergleichbar mit einem Schneebesen-Effekt. Der Braune Zwerg dreht sich spiralförmig zum Zentrum des Roten Riesen und bewirkt, dass der größte Teil der Masse des Roten Riesen aus dem Kern gehoben und ausgestoßen wird. Das Ergebnis ist ein Brauner Zwerg in einer außerordentlich engen, kurzperiodischen Umlaufbahn mit dem heißen Heliumkern des Riesen. Dieser Kern kühlt sich dann ab und wird zum Weißen Zwerg, den wir heute beobachten.“
Darüber hinaus zeigten ihre Berechnungen, dass sich der Ur-Doppelstern vor etwa 3 Milliarden Jahren gebildet haben muss und dass der Weiße Zwerg in weniger als 250 Millionen Jahren beginnen wird, den Braunen Zwerg auszuschlachten. An diesem Punkt wird der Braune Zwerg wahrscheinlich auseinander gezogen und bildet eine zirkumstellare Scheibe um den Weißen Zwerg, aus der er langsam Material ansammelt.
Künstlerische Darstellung des Sterns in seiner millionenjährigen und bisher unbeobachtbaren Phase als großer, roter Überriese. Bildnachweis: CAASTRO / Mats Björklund (Magipics)
Wenn dies geschieht, zeigt die Binärdatei die Anzeichen einer katastrophalen Variablen (CV), die eine flackernde Lichtkurve enthält. Und am Ende ist es wahrscheinlich, dass das gesamte System in einer feurigen Katastrophe ausgeht – aka. eine Supernova vom Typ 1a. Es sollte auch beachtet werden, dass dieser 250-Jahres-Zeitraum die kürzeste präkataklysmische Variable aller jemals entdeckten Doppelsysteme ist, was diesen Fund noch seltener macht.
Also war der Fund vielleicht doch nicht so traurig. Ja, ein gescheiterter Stern umkreist einen Stern im Todeskampf, aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass dies nicht immer so war. WD 1202-024 war einst ein lebenswichtiger Stern, der von einem superschweren Gasriesen umkreist wurde. Erst als sie sich dem Tod näherten, wurden die beiden in ihren Umlaufbahnen so eng und ergaben das perfekte Bild von gescheitertem Ruhm und dem beinahe stellaren Tod. Und mit der Zeit werden sie zusammenkommen, um eine katastrophale Explosion zu produzieren. Ich denke, wir sind uns alle einig, es ist am besten, mit einem Knall auszugehen!
Die Ergebnisse dieser Studie wurden letzte Woche (am Dienstag, 06.06.2017) auf einer Pressekonferenz im 230. Treffen der American Astronomical Society .
Weiterlesen: Bischofsuniversität , MNRAS