Der Stern V Sagittae ist der nächste Kandidat, der in der Sternpyrotechnik explodiert, und ein Team von Astronomen hat das Jahr für diese katastrophale Explosion auf 2083 oder so festgelegt. V Sagittae ist im Sternbild Sagitta (lateinisch für Pfeil) eine dunkle und kaum erkennbare Konstellation am Nordhimmel. V Sagittae ist etwa 1100 Lichtjahre von der Erde entfernt.
1902 entdeckten Astronomen V Sge als variablen Stern, und 1963 identifizierte ein Team von Astronomen unter der Leitung des Amerikaners George Herbig ihn als Doppelstern. Es gehört zu einer Klasse von Sternen, die als kataklysmische Variablen (CVs) bezeichnet werden und bei denen ein gewöhnlicher Stern einen weißen Zwerg umkreist. Der umlaufende Stern ist der Primärstern und der Sekundärstern ist ein Stoff, der die Masse überträgt.
In einer katastrophalen Variablen sind die beiden Sterne nahe genug beieinander, dass die Schwerkraft des Weißen Zwergs den Sekundärstern verzerrt. Material vom Sekundärstern oder Spenderstern wird in einen Akkretionsring um den Weißen Zwerg gezogen. Das Material in der Akkretionsscheibe gibt starke UV- und Röntgenenergie ab, wenn es in den Weißen Zwerg fällt.
"In allen anderen bekannten Lebensläufen ist der Weiße Zwerg massereicher als der umlaufende normale Stern, daher ist V Sge absolut einzigartig."
Emeritierter Professor Bradley E. Schaefer, LSU-Abteilung für Physik und Astronomie; Hauptautor
Neueren Forschungen zufolge befinden sich die V Sge-Sterne in einer Todesspirale. In den nächsten Jahrzehnten wird sich V Sge dramatisch aufhellen. Dann, irgendwann in der Nähe von 2083, wird es einen Wendepunkt erreichen. Es wird so viel Massentransfer vom Spenderstern zum Weißen Zwerg geben, dass sich der Spenderstern nähert, bis sie verschmelzen. Diese unvermeidliche Fusion wird eine katastrophale Nova verursachen.
Der emeritierte Professor Bradley E. Schaefer vom LSU-Institut für Physik und Astronomie leitete die neue Studie.
"Wir haben jetzt eine starke Prognose für die Zukunft von V Sge", sagte Professor Schäfer in einer Pressemitteilung. „In den nächsten Jahrzehnten wird sich der Stern schnell aufhellen. Um das Jahr 2083 wird die Akkretionsrate katastrophal ansteigen und Masse mit unglaublich hohen Raten auf den Weißen Zwerg verschütten, wobei dieses Material wegflammt. In den letzten Tagen dieser Todesspirale wird die gesamte Masse des Begleitsterns auf den weißen Zwerg fallen und einen supermassiven Wind vom verschmelzenden Stern erzeugen, der so hell wie Sirius und möglicherweise sogar so hell wie Venus erscheint. “
Die neue Forschung wurde auf der Jahrestagung der American Astronomical Society vorgestellt.
Kataklysmische Variablen sind eine große, vielfältige Kategorie von Sternen mit vielen verschiedenen Typen. V Sge gehört zu den extremsten Typen. Im Fall von V Sge ist der Spenderstern fast viermal so massereich wie sein Begleiter als weißer Zwerg. Damit ist er der einzige bekannte Lebenslauf, in dem der Spenderstern massereicher als der Zwerg ist.
V Sge ist ungefähr 100-mal leuchtender als alle anderen bekannten Lebensläufe. Das Paar treibt einen enorm starken Sternwind an, was dem Binärsystem ein spektakuläres Ende setzt. Die extreme Leuchtkraft bedeutet nur eines: Der Weiße Zwerg entfernt immer mehr Material vom Spenderstern. Ein Teil dieses Materials wird sich auf dem Weißen Zwerg ansammeln, ein anderer Teil wird in einem heftigen Sonnenwind vom Weißen Zwerg weg in den Weltraum beschleunigt und trübt das System. Schließlich verliert der Spenderstern so viel Material, dass seine Umlaufbahn zerfällt und die beiden kollidieren.
"In allen anderen bekannten Lebensläufen ist der Weiße Zwerg massereicher als der umlaufende normale Stern, daher ist V Sge absolut einzigartig", sagte Schäfer.
Astronomen wissen seit langem, dass V Sge eine ungewöhnliche Binärdatei mit seltsamen Eigenschaften ist. Aber erst jetzt haben sie verstanden, dass sich das Paar in einer sich verschärfenden Todesspirale befand. Das liegt daran, dass es archivierte Fotos von V Sge aus den 1890er Jahren gibt, die zeigen, wie sich der Stern im Laufe der Zeit aufhellt, wenn der Weiße Zwerg immer mehr Material vom Spender ansammelt.
"Zuvor haben Astronomen V Sge untersucht und festgestellt, dass es sich um ein ungewöhnliches System mit extremen Eigenschaften handelt", sagte Juhan Frank, ein Mitglied des Teams. "Allerdings hatte niemand bemerkt, dass die binäre Umlaufbahn sehr schnell spiralförmig war."
Laut dem Archiv der Bilder der American Association of Variable Star Observers erfährt V Sge seit etwa 1907 eine extreme Aufhellung um den Faktor 10x und 2,5.
"V Sge gewinnt exponentiell an Leuchtkraft mit einer Verdopplungszeitskala von 89 Jahren", sagte Frank. "Diese Aufhellung kann nur dazu führen, dass die vom normalen Begleitstern abfallende Massenrate exponentiell zunimmt, was letztendlich darauf zurückzuführen ist, dass sich die binäre Umlaufbahn schnell spiralförmig bewegt."
"In Erwartung dieses schnellen Zerfalls der Umlaufbahn ist das Schicksal von V Sge besiegelt", erklärte Schäfer. „Die kritische und einfache Physik leitet sich von V Sge ab, bei dem der Begleitstern viel massereicher ist als der weiße Zwergstern, wodurch die Geschwindigkeit des Stofftransfers exponentiell ansteigt. In Erwartung der nächsten Jahrzehnte wird sich V Sge mit zunehmender Helligkeit rasant entwickeln. “
"Diese Spirale wird unweigerlich ihren Höhepunkt erreichen, wenn der Großteil des Gases im normalen Stern innerhalb der letzten Wochen und Tage auf den Weißen Zwerg fällt", sagte Schäfer. "Diese fallende Masse wird eine enorme Menge an potentieller Gravitationsenergie freisetzen, einen Sternwind wie nie zuvor antreiben und die Leuchtkraft des Systems auf ein Minimum unter der von Supernovae in der Spitze erhöhen."
Mit allen historischen Daten konnte das Team berechnen, wann V Sge zusammenstoßen wird.
"Aus dieser kritischen neuen Eingabe der Verdopplungszeitskala von 89 Jahren wird es möglich, die zukünftige Entwicklung von V Sge direkt zu berechnen, wobei alle Standardgleichungen verwendet werden, die die vielen beteiligten physikalischen Mechanismen beschreiben", sagte Schäfer.
Die Berechnungen zeigen, dass die katastrophale Kollision in 2083 +/- 16 Jahren stattfinden wird.
"Die Unsicherheit in diesem Datum beträgt ± 16 Jahre, was hauptsächlich darauf zurückzuführen ist, dass die Verdopplungszeitskala aufgrund des großen intrinsischen Jitters der Helligkeit in der historischen Aufzeichnung nicht perfekt gemessen werden kann", sagte Frank. "Daher wird die Fusion ungefähr zwischen 2067 und 2099 liegen, höchstwahrscheinlich in der Mitte dieses Bereichs."
Die Spitzenhelligkeit wird ungefähr einen Monat dauern und in dieser Hinsicht zwischen Venus und Sirius liegen. Sobald die beiden Sterne verschmolzen sind, ist der Spenderstern verschwunden und es bleibt nur ein einziger roter Riesenstern übrig. Dieser Stern wird einen Kern aus entarteter Elektronenmaterie haben, der aus Elektronen besteht, die vom darüber liegenden Material in den Zustand mit der niedrigsten Energie gezwungen werden. Das darüber liegende Material ist in diesem Fall eine Wasserstoffbrennschicht, die von einem riesigen Lichthof aus hauptsächlich Wasserstoff umgeben ist.
Wenn die Fusion und die Aufhellung stattfinden, wird es historisch sein. Das V Sge-Ereignis wird nicht so hell sein wie das berühmte Kepler Supernova von 1604. Keplers Supernova war etwa drei Wochen lang am Tageshimmel sichtbar und wurde zu dieser Zeit von mehreren Zivilisationen auf der ganzen Welt aufgezeichnet. V Sge ist aber auch mit bloßem Auge sichtbar.
"So wird V Sge am Nachthimmel erstaunlich hell erscheinen", sagte Schäfer. "Dies ist wesentlich heller als die hellste bekannte Nova aller Zeiten (bei -0,5) vor etwas mehr als einem Jahrhundert, und das letzte Mal, dass ein" Gaststar "heller erschien, war Keplers Supernova im Jahr 1604."
"Jetzt können Menschen auf der ganzen Welt wissen, dass sie einen wundersamen Gaststern sehen werden, der ungefähr einen Monat lang als der hellste am Himmel scheint und auf den der Pfeil direkt unter Cygnus, dem Schwan, zeigt", sagte Schäfer.
Die durch diese Art der Fusion entstandenen Novas werden in der Astronomie als Standardkerzen verwendet, sodass Astronomen große Entfernungen messen können. Einige Novas hinterlassen auch Überreste, obwohl sie nicht so energisch oder massiv sind wie Supernova-Überreste. Nova-Überreste können einige Jahrhunderte dauern.
Mehr:
- Pressemitteilung: Binary Star V Sagittae explodiert bis zum Ende des Jahrhunderts als sehr helle „Nova“
- Hintergrundinformationen: https://www.lsu.edu/physics/v_sagittae.php
- Space Magazine: Dieser Stern wird seit Millionen von Jahren jedes Jahr zur Nova
