Astronomen in Deutschland haben einen neuen „seltsamen“ Sterntyp entdeckt

Astronomen haben eine neue Art von „außerirdischem Stern“ entdeckt, der mit der Asche von brennendem Helium bedeckt ist und der ihrer Meinung nach höchstwahrscheinlich durch ein seltenes Sternfusionsereignis entstanden ist.

Bei der Suche nach „heißen Sternen“ mit dem Big Eyed Telescope in Arizona stieß das deutsche Expertenteam auf zwei Sterne mit denselben ungewöhnlichen Eigenschaften.

Die Sterne heißen PG1654+322 und PG1528+025, und die Sterne befinden sich in unserer Galaxie, sind aber irgendwo zwischen 10.000 und 25.000 Lichtjahren von der Erde entfernt.

Während die Oberflächen gewöhnlicher Sterne aus Wasserstoff und Helium bestehen, sind diese neu entdeckten Sterne mit großen Mengen an Kohlenstoff und Sauerstoff bedeckt – dem Nebenprodukt der Kernfusion von Helium.

Experten haben von einer „erstaunlich hohen Häufigkeit“ sowohl von Kohlenstoff als auch von Sauerstoff berichtet, die jeweils etwa 20 Prozent der Oberflächenzusammensetzung beider Sterne ausmachen.

Normalerweise haben Sterne, die mit so viel Kohlenstoff und Sauerstoff bedeckt sind, Kernfusionsreaktionen beendet, die in ihren Kernen stattfinden.

Die Temperaturen und Durchmesser der beiden neu entdeckten Sterne deuten jedoch darauf hin, dass Heliumkerne in ihnen weiter verschmelzen – eine beispiellose Entdeckung.

Es wird angenommen, dass dieser neue Sterntyp aus der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge entstanden ist – den heißen, dichten Überresten längst toter Sterne.

Künstlerische Darstellung eines seltenen Sternverschmelzungsereignisses zwischen zwei Weißen Zwergsternen

Die Forschung wurde von einem Team von Astronomen unter der Leitung von Professor Claus Werner von der Universität Tübingen durchgeführt und in einer neuen Forschungsarbeit veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

„Wir erwarten normalerweise, dass Sterne mit der chemischen Oberflächenzusammensetzung der entdeckten Sterne die Heliumfusion in ihren Kernen abgeschlossen haben und sich in der Endphase befinden, um zu Weißen Zwergen zu werden“, sagte Professor Werner.

Diese neuen Sterne stellen eine ernsthafte Herausforderung für unser Verständnis der Sternentwicklung dar.

Dem Team zufolge sind Kohlenstoff und Sauerstoff in älteren Sternen, die Helium verschmelzen, normal, aber nur in ihren Kernen. Daher ist es sehr ungewöhnlich, sie in großen Mengen auf ihrer Oberfläche zu sehen.

Um die Bedeutung der Entdeckung zu verstehen, muss man den Prozess der „Heliumverbrennung“ verstehen, der in Sternen abläuft.

Der Begriff „Heliumverbrennung“ bezieht sich auf die Kernfusion von Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff. Das passiert, wenn die Sterne alt sind und bereits den gesamten Wasserstoff in ihren Kernen verbraucht haben.

Dieses Bild zeigt einen schematischen Querschnitt des brennenden Heliums im Kern des Sterns. Die Verbrennung von Helium bezeichnet die Kernfusion von Helium (He) zu Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O).

Der typische Lebenszyklus eines Sterns wie unserer Sonne beginnt mit der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium.

Dann beginnt im Inneren des Sterns eine Kernreaktion, die Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff umwandelt.

Der Stern „stirbt“ über Jahrmillionen und schrumpft zu einem „Weißen Zwerg“ – einem kleinen, sehr dichten Stern von der Größe eines Planeten.

Es wird angenommen, dass Sterne, die mit Kohlenstoff und Sauerstoff anstelle von Wasserstoff bedeckt sind, aus der explosiven Wiederaufnahme der Heliumfusion resultieren, die die brennende Asche – Kohlenstoff und Sauerstoff – an die Oberfläche bringt.

Das Big Binocular Telescope befindet sich im Südosten Arizonas am Mount Graham International Observatory

„Allerdings kann dieses Ereignis die jüngste Entdeckung dieser Sterne nicht erklären“, sagte Professor Werner. „Sie haben größere Radien und sie bauen Helium sicher in ihre Kerne ein.“

Eine mögliche Erklärung für die Entstehung dieser atypischen Sterne liefert eine zweite Forschungsarbeit von Astronomen der Universität La Plata in Argentinien, die ebenfalls in veröffentlicht wurde Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.

„Wir glauben, dass die von unseren deutschen Kollegen entdeckten Sterne durch eine sehr seltene Art der Fusion zwischen zwei Weißen Zwergen entstanden sind“, sagte Miller Bertolami, Erstautor der begleitenden Veröffentlichung.

Weiße Zwerge sind die Überreste großer Sterne, die ihren Kernbrennstoff aufgebraucht haben, und sind normalerweise sehr klein und dicht.

Es ist bekannt, dass Sternverschmelzungen zwischen Weißen Zwergen in engen Doppelsternsystemen aufgrund von Bahnkontraktionen auftreten, die durch die Emission von Gravitationswellen verursacht werden.

„Normalerweise führen Verschmelzungen von Weißen Zwergen nicht zur Bildung von Sternen, die reich an Kohlenstoff und Sauerstoff sind“, sagte Bertolami.

Aber wir glauben, dass bei binären Systemen mit sehr spezifischen Massen ein kohlenstoff- und sauerstoffreicher Weißer Zwerg zerstört werden und auf einem heliumreichen Zwerg landen kann, was zur Bildung dieser Sterne führt.

Derzeit können stellare Evolutionsmodelle neu entdeckte Sterne nicht vollständig erklären, daher benötigt das Team verbesserte Modelle, um zu beurteilen, ob diese Verschmelzungen tatsächlich stattfinden können.

Diese Modelle können dem Team nicht nur helfen, diese Sterne besser zu verstehen, sondern sie können auch einen tieferen Einblick in die späte Entwicklung von Doppelsternsystemen und den Massenaustausch ihrer Sterne während ihrer Entwicklung liefern.

Bis Astronomen genauere Modelle für die Entwicklung von Doppelsternen entwickeln, wird der Ursprung von mit Helium bedeckten Sternen zur Debatte stehen.

Künstlerische Darstellung eines weißen Zwergs, der von Planeten umgeben ist. Spät im Leben eines Sterns ist ein Weißer Zwerg der Überrest eines jüngeren Sterns, dem der Kernbrennstoff ausgegangen ist (gespeichertes Bild)

PG1654+322 und PG1528+025 wurden im Rahmen eines groß angelegten Forschungsprogramms gefunden, bei dem Forscher heiße, kurzlebige Sterne verfolgen, um die Endstadien der Sternentwicklung besser zu verstehen.

Dabei werden beispielsweise die Spektren von Sternen gesammelt und analysiert, also ihre chemische Zusammensetzung bestimmt, und die verschiedenen Wellenlängen des aus dem All empfangenen Lichts betrachtet.

Da diese Sterne eine sehr geringe Leuchtkraft haben, erfordert dies große optische Teleskope.

Das größte, das zu der neuen Entdeckung beigetragen hat, ist das Big Eyed Telescope von Arizona, das aus zwei großen Hauptspiegeln mit einem Durchmesser von jeweils 27,5 Fuß besteht.