In Asche gehüllt: Neuer Sternentyp entdeckt

Die meisten Sterne folgen in ihrem Lebenszyklus der Hauptreihe des Hertzsprung-Russell-Diagramms. Das liegt daran, dass sie in jedem Teil ihres Lebens bestimmte Elemente fusionieren, beginnend beim Wasserstoff, gefolgt vom Helium. Nur besonders große oder kleine Sterne weichen davon ab, oder auch Binärexemplare, die sich etwa trotz geringer Größe frisches Material von ihren Nachbarn holen. Aber es gibt Abweichungen von der Regel, und zwar jede Menge. Ein Team deutscher Astronomen unter der Leitung von Klaus Werner von der Universität Tübingen hat eine weitere Ausnahme entdeckt.

Die Forscher haben sich dazu das Licht der Weißen Zwerge PG1654+322 und PG1528+025 genauer angesehen. Dabei haben sie festgestellt, dass diese beiden Sterne deutlich prägnantere, für Sauerstoff und Kohlenstoff typoische Linien ausfweisen als andere Weiße Zwerge. Daraus konnten die Astronomen berechnen, dass der Massenanteil dieser beiden Elemente bei etwa 20 Prozent liegen muss. Zu erwarten wären hingegen maximal drei Prozent. Andere Weiße Zwerge haben eine Oberfläche aus Wasserstoff und Helium. Die Oberfläche der von Werner und seinen Kollegen untersuchten Sterne hingegen mit Kohlenstoff und Sauerstoff bedeckt, der Asche des Heliumbrennens – eine exotische Zusammensetzung für einen solchen Stern. Die Situation wird noch rätselhafter, da die neuen Sterne Temperaturen und Radien aufweisen, die darauf hindeuten, dass sie in ihren Kernen immer noch Helium verbrennen. Es müsste sich also um eine neue Art von Weißem Zwerg handeln.

Parallel zu der Arbeit von Professor Werner und seinem Team hat eine Gruppe von Astronomen der Universität La Plata und des Max-Planck-Instituts für Astrophysik eine zweite Arbeit veröffentlicht, die eine mögliche Erklärung für die Entstehung dieser Sterne liefert. “Wir glauben, dass die von unseren deutschen Kollegen entdeckten Sterne durch eine sehr seltene Art von Sternverschmelzung zwischen zwei Weißen Zwergen entstanden sein könnten”, sagt Dr. Miller Bertolami vom Institut für Astrophysik in La Plata, Hauptautor der zweiten Veröffentlichung. Weiße Zwerge sind die Überreste größerer Sterne, die ihren Kernbrennstoff aufgebraucht haben. Sie sind in der Regel sehr klein und dicht.

Es ist bekannt, dass es zwischen Weißen Zwergen in engen Doppelsternsystemen zu Sternverschmelzungen kommt, weil sich ihre Umlaufbahn durch die Emission von Gravitationswellen verkleinert. Normalerweise führen Verschmelzungen von Weißen Zwergen aber “nicht zur Bildung von kohlenstoff- und sauerstoffreichen Sternen”, erklärt Miller Bertolami, “aber wir glauben, dass es in Binärsystemen mit ganz bestimmten Massen dazu kommen könnte.” Dabri müsste das System aus einem Weißen Zwerg mit Heliumkern und einem zweiten, leichteren Zwerg mit Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern bestehen. Unter dem Einfluss des schwereren Zwergs würde der leichtere zerstört, sodass sich sein Material auf der Oberfläche des schwereren anlagern kann.

Eine vollständige Erklärung haben die Forscher allerdings noch nicht parat. Dazu brauche das Team zunächst verfeinerte Modelle, um beurteilen zu können, ob die vorgeschlagenen Verschmelzungen tatsächlich stattfinden können. “Normalerweise erwarten wir, dass Sterne mit dieser Oberflächenzusammensetzung das Heliumbrennen in ihren Kernen bereits abgeschlossen haben und auf dem Weg zu Weißen Zwergen sind. Diese neuen Sterne sind eine große Herausforderung für unser Verständnis der Sternentwicklung”, erklärt Werner.

Künstlerische Darstellung eines seltenen stellaren Fusionsereignisses zwischen zwei Weißen Zwergen (Bild: Nicole Reindl, CC BY 4.0)

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BrandonQMorris
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  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.