Astronomie: Erstmals "ausgezogene Sterne" entdeckt
Hypothetisch gibt es die Stripped Stars - also die ausgezogenen Sterne - schon lange. Jetzt wurden sie aber zum ersten Mal entdeckt, und zwar von einem Forschungsteam des Zentrums für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH). In seiner aktuellen Studie hat es die bestätigte Sternklasse vorgestellt. Aber was sind "ausgezogene Sterne" überhaupt?
Stripped Stars sind Sterne, die den größten Teil ihrer äußeren Schichten verloren haben. Dadurch kommt ihr heißer und dichter heliumreicher Kern zum Vorschein, der durch die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium entsteht. Die meisten dieser Sterne entstehen in Doppelsternsystemen , in denen die starke Schwerkraft des einen Sterns Materie von seinem Begleiter abzieht und akkretiert.
Ihre artverwandte Sternklasse, die Wolf-Rayet-Sterne , konnten bereits mehrfach nachgewiesen werden. Bei ihnen handelt es sich um massereiche Sterne, die ihren Kern ebenfalls freigelegt haben. Dagegen sind die ausgezogenen Sterne arm an Masse.
Der Vorbote einer Supernova?
Das untersuchte System befindet sich in einer benachbarten Zwerggalaxie, der kleinen magellanschen Wolke (Small Magellanic Cloud, SMC). Die dort vorhandenen Sterne haben nur einen relativ geringen Anteil an schwereren Elementen .
In der Astrophysik werden sie der Einfachheit halber als Metalle bezeichnet. Laut dem Forschungsteam sind die metallarmen massereichen Sterne in der kleinen magellanschen Wolke ein Fenster in die Vergangenheit unserer eigenen Galaxie und in die chemische Entwicklung des Universums.
Für ihre Untersuchung haben die Forscher die hochauflösenden Spektroskopiegeräte des Very Large Telescopes (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile verwendet. Dabei entdeckten sie eine verdächtige Signatur im Spektrum eines heißen, massereichen Sterns. Bisher wurde er als Einzelobjekt klassifiziert.
Tatsächlich handelt es sich aber um ein Doppelsternsystem, das aus dem mittelschweren gestrippten Stern und einem schnell rotierenden Begleiter besteht. Dieser Begleiter wird Be-Stern genannt, ein früher Stern mit zeitlich veränderlichen Emissionslinien. Dieser wurde aufgewirbelt, weil er durch seine Gravitationskräfte dem Vorläufer des gestrippten Sterns Masse entzogen hat (Akkretion).
Es ist der erste ausgezogene Stern, der in einer metallarmen Galaxie gefunden wurde. Wenn der Doppelstern die bevorstehende Supernova überlebt - ein ausgezogener Stern befindet sich am Ende der Lebensphase eines Sterns - werden sich die Rollen der beiden Sterne umkehren.
Der Be-Stern-Begleiter spendet dann dem Neutronenstern-Akkretor Masse und wird zu einem sogenannten Be-Röntgen-Doppelstern. Solche Systeme gelten laut dem Forschungsteam als Vorläufer von Doppel-Neutronenstern-Fusionen. Chemische Elemente wie Silber oder Gold sollten diesen vermutlich entspringen.
Kein ganz nackter, aber teilweise entkleideter Stern
Doch was das Forschungsteam gefunden hat, sieht anders aus, als bisher angenommen wurde. Solche Sterne haben ihre äußeren Schichten vermutlich nicht vollständig verloren, sondern möglicherweise eine kleine, aber ausreichende Menge Wasserstoff über ihrem Heliumkern behalten.
Das lässt sie viel größer und kühler erscheinen, als sie tatsächlich sind. "Wir nennen sie daher 'teilweise entkleidete Sterne'" , erklärt Varsha Ramachandran(öffnet im neuen Fenster) vom ZAH und Erstautorin der Studie.
Ihr Kollege Andreas Sander weist zudem darauf hin, dass der Mantel der teilweise entkleidete Sterne aus verbleibendem Wasserstoff eine Form der Tarnung ist: "Partiell gestrippte Sterne sehen normalen, nicht gestrippten heißen Sternen sehr ähnlich und verstecken sich damit im Grunde genommen im Verborgenen." Ohne moderne hochauflösende Daten in Verbindung mit einer sorgfältigen Spektralanalyse und detaillierten Computermodellen wäre es wohl nie zu dieser Entdeckung gekommen.
Seine Masse hat den Stern verraten. Denn er ist ein paarmal massereicher als unsere Sonne , das sei für einen blauen Überriesen außergewöhnlich wenig. Blaue Riesen und blaue Überriesen sind Komponenten in Röntgendoppelsternen mit hoher Masse, ihr Sternenwind wird dabei von einem schwarzen Loch, einem Neutronenstern oder recht selten von einem weißen Zwerg eingesammelt.
"Unsere Modelle der Sternentwicklung sagen voraus, dass der gestrippte Stern in etwa einer Million Jahre als sogenannte Supernova mit gestrippter Hülle explodieren und einen Neutronenstern -Überrest hinterlassen wird" , erklärt der Mitautor und unabhängige Forscher der ESO Jakub Klencki in einer Pressemitteilung der Universität Heidelberg.
Zur Studie
Die Studie wurde am 20. Juni 2023 im Fachmagazin Astronomy & Astrophysics veröffentlich und heißt A partially stripped massive star in a Be binary at low metallicity(öffnet im neuen Fenster) (Ein teilweise abgestreifter massereicher Stern in einem Be-Doppelstern bei niedriger Metallizität).