(Universität Warwick/Mark Garlick) Ein entdeckter Stern, der durch die Milchstraße rast, ist so bizarr, dass Astronomen nur zu dem Schluss kommen können, dass er während eines sehr ungewöhnlichen Supernova-Ereignisses herausgeschleudert wurde.
Der Stern – ein rund 1.430 Lichtjahre entfernter Weißer Zwerg genannt SDSS J1240+6710 und Spitzname Dox – saust mit einer Geschwindigkeit von 250 Kilometern pro Sekunde (155 Meilen pro Sekunde) entgegen der Rotationsrichtung der Galaxie. Aber das ist nicht das Seltsame daran.
Die chemische Zusammensetzung von Dox ist äußerst ungewöhnlich - so ungewöhnlich, dass es darauf hindeutet, dass der Stern durch eine Art Supernova-Explosion, die wir noch nie zuvor gesehen haben, auf hohe Geschwindigkeit geschossen wurde.
Weiße Zwerge sind das, was übrig bleibt, wenn ein Stern mit geringer Masse – bis zu etwa der achtfachen Masse der Sonne – das Ende seiner Lebensdauer erreicht und ihm die Materie für die Verschmelzung in seinem Kern ausgeht.
Einzelne Weiße Zwerge, wie es unsere Sonne sein wird, werden den größten Teil ihrer Masse abblasen, bevor der Kern in sich zusammenfällt und zu einem Objekt mit weniger als etwa 1,4 Sonnenmassen wird. Dies ist die maximale Masse für einen stabilen Weißen Zwerg.
Diese einzelnen Weißen Zwerge werden nicht zur Supernova – sie bleiben einfach weiterhin Weiße Zwerge und kühlen über Milliarden von Jahren langsam ab. Ihre Chemie ist ziemlich gut verstanden, wobei die meisten Atmosphären hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium sowie etwas Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen.
Im Jahr 2015 jedoch Astronomen entdeckten Dox , ein ungewöhnlich massearmer Weißer Zwergstern mit etwa 40 Prozent der Sonnenmasse. Die spektroskopische Analyse ergab, dass seine Atmosphäre fast aus reinem Sauerstoff mit Spuren von Magnesium, Neon und Silizium bestand – keine Spur von Wasserstoff oder Helium.
Da dies offensichtlich eine genauere Betrachtung erforderte, führte ein Team von Astronomen unter der Leitung des Physikers Boris Gänsicke von der University of Warwick im Vereinigten Königreich eigene spektroskopische Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop durch.
Was sie fanden, war noch seltsamer. Die Atmosphäre von Dox enthielt auch Spuren von Kohlenstoff, Natrium und Aluminium. Diese Elemente entstehen alle während der ersten thermonuklearen Reaktionen einer Supernova-Explosion.
Aber auch schwerere Elemente, die in den späteren Stadien einer Supernova aus diesen leichteren Elementen geschmiedet werden – die Elemente der „Eisengruppe“, Eisen, Nickel, Chrom und Mangan – fehlten völlig. Als ob die Supernova angefangen hätte und dann erloschen wäre.
Als das Team die Geschwindigkeit des Sterns berechnete, entdeckten sie, wie schnell er durch die Galaxie sauste, und die Teile fügten sich zusammen.
„Dieser Stern ist einzigartig, weil er alle Schlüsselmerkmale eines Weißen Zwergs aufweist, aber er hat eine sehr hohe Geschwindigkeit und ungewöhnliche Häufigkeiten, die in Kombination mit seiner geringen Masse keinen Sinn ergeben.“ Gänsicke erklärte .
„Es hat eine chemische Zusammensetzung, die den Fingerabdruck der nuklearen Verbrennung darstellt, eine geringe Masse und eine sehr hohe Geschwindigkeit: All diese Tatsachen deuten darauf hin, dass es aus einer Art engem Doppelsystem stammen und einer thermonuklearen Zündung unterzogen worden sein muss.“ Es wäre eine Art Supernova gewesen, aber von einer Art, die wir noch nie zuvor gesehen haben.“
Viele Sterne im Universum befinden sich in binären Paaren und sind in einer engen gegenseitigen Umlaufbahn eingeschlossen, und so können wir eine Supernova des Weißen Zwergs erzeugen. Wenn mindestens einer der Sterne ein Weißer Zwerg ist und er Material von seinem Begleitstern absaugt, kann er zu viel Material ansammeln, um stabil zu bleiben, was zu einer Supernova-Explosion führt.
Das Team glaubt, dass dieser Prozess begonnen hat, aber die thermonukleare Zündung und der anschließende Massenauswurf reichten aus, um die binäre Umlaufbahn zu stören und beide Sterne in entgegengesetzte Richtungen davonfliegen zu lassen.
„Wenn es sich um einen engen Doppelstern handelte und eine thermonukleare Zündung durchlief, die einen großen Teil seiner Masse freisetzte, wären die Voraussetzungen gegeben, um einen Weißen Zwerg mit geringer Masse zu erzeugen und ihn mit seiner Umlaufgeschwindigkeit davonfliegen zu lassen.“ sagte Gänsicke .
Binäre Supernovae der Weißen Zwerge gehören zu den am besten untersuchten im Universum. Sie heißen Supernovae vom Typ Ia , und ihre gut charakterisierte absolute Helligkeit macht sie zu einem unglaublich nützlichen Werkzeug zur Messung kosmischer Entfernungen.
Sie verweilen am Himmel für einige Zeit , wird zunächst einige Monate lang heller, wenn der Stern explodiert, und verblasst dann im Laufe einiger Jahre allmählich. Dieses Restlicht wird von radioaktivem Nickel angetrieben – und das Fehlen davon in Dox‘ gescheitertem Kaboom könnte erklären, warum wir es möglicherweise übersehen haben.
Die partielle Supernova wäre nur ein kurzer Blitz gewesen – ein Ereignis, das leicht zu übersehen ist, wenn wir nicht hinsehen, und in diesem Fall eines, das deutlich macht, wie wenig wir darüber wissen, wie Sterne sterben.
„Wir entdecken jetzt, dass es verschiedene Arten von Weißen Zwergen gibt, die Supernovae unter unterschiedlichen Bedingungen überleben, und anhand ihrer Zusammensetzung, Massen und Geschwindigkeiten können wir herausfinden, welche Art von Supernova sie erlebt haben.“ sagte Gänsicke .
„Da draußen gibt es eindeutig einen ganzen Zoo.“ „Die Untersuchung der Überlebenden von Supernovae in unserer Milchstraße wird uns helfen, die unzähligen Supernovae zu verstehen, die wir in anderen Galaxien beobachten.“
Die Forschung wurde im veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society .