Heiße, massereiche Sterne in der Großen Magellanschen Wolke. (ESA/Hubble, NASA und D. A. Gouliermis) Die massereichsten Sterne im Universum sind auch die kurzlebigsten. Je mehr Masse ein Stern hat, desto schneller verbraucht er seine Treibstoffreserven, was zu einer Lebensdauer von weniger als etwa 10 Millionen Jahren führt.
Diese faszinierende Tatsache führt uns zu einem Rätsel. Die meisten dieser Sterne befinden sich relativ nahe an den Regionen, in denen sie geboren wurden. Aber einige von ihnen lauern in seltsamen Taschen der Milchstraße, weit entfernt von der galaktischen Scheibe, in der die Sternentstehung stattfindet; mit anderen Worten, ihre Geburtsorte.
Tatsächlich übersteigt die Reisezeit, die nötig gewesen wäre, um dorthin zu gelangen, die Lebensspanne mehrerer Sterne bei weitem.
„Astronomen finden massereiche Sterne, die weit von ihrem Ursprungsort entfernt sind, und zwar so weit, dass es länger als die Lebensdauer des Sterns dauert, dorthin zu gelangen.“ sagte der Astronom Douglas Gies der Georgia State University. „Wie dies geschehen konnte, ist Gegenstand aktiver Debatten unter Wissenschaftlern.“
Dieses absolute Dilemma einer kosmischen Sache, das die Astronomen lange verwirrt hat, könnte dank neuer Forschung nun eine Erklärung haben.
Im Mittelpunkt der Studie stand ein Stern namens HD 93521. Dabei handelt es sich um einen Stern vom Typ O, der massereichsten Sternkategorie der Hauptreihe. HD 93521 ist ebenfalls etwa 3.600 Lichtjahre von der galaktischen Scheibe entfernt und befindet sich in einer dünn besiedelten Region, die als galaktischer Halo bezeichnet wird. Das ist eine ziemliche Entfernung, also wollten Gies und seine Kollegen herausfinden, ob es einen vernünftigen Weg gibt, dorthin zu gelangen.
Sie nutzten Daten des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation. Hierbei handelt es sich um ein laufendes Projekt zur Kartierung der Milchstraße mit höchstmöglicher Präzision in drei Dimensionen und unter Einbeziehung von Daten über die Bewegungen und Geschwindigkeiten der Sterne. Sie analysierten außerdem sorgfältig das Lichtspektrum, das der Stern aussendet, um seine Masse, sein Alter und seine Drehung zu bestimmen.
Die Gaia-Daten zeigten, dass HD 93521 etwa 4.064 Lichtjahre von der Erde und die oben genannten 3.600 Lichtjahre von der galaktischen Scheibe entfernt ist.
Das Team berechnete außerdem, dass der Stern etwa die 17-fache Masse der Sonne hat und eine Durchschnittstemperatur von etwa 30.000 Kelvin aufweist. Bei dieser Masse und Temperatur sollte der Stern etwa 5 Millionen Jahre alt sein, mit einer Fehlertoleranz von etwa 2 Millionen Jahren. Seine maximale Lebensdauer beträgt etwa 8,3 Millionen Jahre.
Um von seinem Geburtsort in der galaktischen Scheibe zu seinem jetzigen Standort zu gelangen, würde jedoch eine Reise von etwa 39 Millionen Jahren erforderlich sein.
Das ist wirklich ein Rätsel, aber der Stern selbst könnte den Schlüssel zum Geheimnis enthalten. Die Rotationsgeschwindigkeit unserer Sonne beträgt knapp 2 Kilometer pro Sekunde. HD 93521 rotiert mit einer absoluten halsbrecherischen Geschwindigkeit von 435 Kilometern (270 Meilen) pro Sekunde.
Es gibt mehrere Mechanismen, die die Rotationsgeschwindigkeit eines Sterns erhöhen können. Einer der größten Effekte wäre eine Sternverschmelzung, die nicht nur die Drehungen der beiden Sterne, sondern auch den Drehimpuls ihrer Umlaufbahn vereinen würde.
Dies ist nach Ansicht des Teams bei HD 93521 geschehen. Er begann sein Leben als Doppelsternsystem bestehend aus zwei Sternen mittlerer Masse, die sich zu dem Stern zusammenschlossen, wie wir ihn heute in der relativ jungen Vergangenheit sehen.
Diese Sterne mittlerer Masse hätten eine ausreichend lange Lebensdauer, um die Reise in den galaktischen Halo zu überleben, sagten die Forscher.
Sie haben sogar eine Binärdatei gefunden, die ihre Entdeckung bestätigen könnte. Ein weiteres Sternensystem, IT Librae, ist ein Doppelsternsystem, das aus zwei Sternen vom B-Typ besteht (eine Stufe kleiner als Sterne vom Typ O), von denen einer massereicher ist als der andere.
Auch dieser größere Stern scheint für die Reisezeit, die er benötigt hätte, um seine aktuelle Position zu erreichen, zu kurzlebig zu sein. In einem derzeit im Druck befindlichen Artikel erklärt ein Forscherteam jedoch, dass sich die beiden Sterne in einem engen Doppelsternsystem befinden und der kleinere Stern bereits damit begonnen hat, Masse auf den größeren zu übertragen.
Das bedeutet, dass die aktuelle Masse des größeren täuscht; Da es kleiner anfing, ist seine Lebensdauer wahrscheinlich länger, als es derzeit den Anschein macht.
„Die beobachteten Eigenschaften von HD 93521 scheinen alle den Erwartungen an ein Fusionsprodukt zu entsprechen.“ „Der Stern scheint im Vergleich zu seiner Flugzeit von der galaktischen Scheibe zu jung zu sein, da er durch die stellare Verschmelzung der binären Komponenten verjüngt wurde“, schrieben die Forscher .
„Untersuchungen solcher Systeme werden wichtige Hinweise auf die Eigenschaften von Post-Massentransfer- und Fusionssystemen liefern, die für das Verständnis ihrer endgültigen Supernova-Nachkommen von entscheidender Bedeutung sind.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astronomische Journal .