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Astronomen, die das VLA-Radioteleskop (Very Large Array) der National Science Foundation verwenden, nutzen die einmalige Gelegenheit, um zu beobachten, wie ein alter Stern nach dem Ende seines normalen Lebens plötzlich wieder zu neuen Aktivitäten zurückkehrt. Ihre überraschenden Ergebnisse haben sie gezwungen, ihre Vorstellungen darüber zu ändern, wie ein so alter weißer Zwergstern seinen Kernofen für einen letzten Energiestoß wieder entzünden kann.
Computersimulationen hatten eine Reihe von Ereignissen vorhergesagt, die auf eine solche Wiederzündung von Fusionsreaktionen folgen würden, aber der Stern folgte nicht dem Skript - Ereignisse bewegten sich 100-mal schneller als die vorhergesagten Simulationen.
"Wir haben jetzt ein neues theoretisches Modell für die Funktionsweise dieses Prozesses erstellt, und die VLA-Beobachtungen haben die ersten Beweise für unser neues Modell geliefert", sagte Albert Zijlstra von der Universität Manchester in Großbritannien. Zijlstra und seine Kollegen präsentierten ihre Ergebnisse in der Ausgabe vom 8. April der Zeitschrift Science.
Die Astronomen untersuchten einen Stern namens V4334 Sgr im Sternbild Schütze. Es ist besser bekannt als "Sakurais Objekt", nachdem der japanische Amateurastronom Yukio Sakurai es am 20. Februar 1996 entdeckt hatte, als es plötzlich in neue Helligkeit ausbrach. Zuerst dachten Astronomen, der Ausbruch sei eine häufige Nova-Explosion, aber weitere Studien zeigten, dass Sakurais Objekt alles andere als häufig war.
Der Stern ist ein alter weißer Zwerg, dem in seinem Kern der Wasserstoff für Kernfusionsreaktionen ausgegangen ist. Astronomen glauben, dass einige dieser Sterne in einer Heliumhülle, die einen Kern schwererer Kerne wie Kohlenstoff und Sauerstoff umgibt, einen endgültigen Schmelzstoß erleiden können. Der Ausbruch von Sakurais Objekt ist jedoch die erste Explosion dieser Art in der Neuzeit. Sternausbrüche, die 1670 und 1918 beobachtet wurden, können durch dasselbe Phänomen verursacht worden sein.
Astronomen erwarten, dass die Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren ein weißer Zwerg wird. Ein weißer Zwerg ist ein dichter Kern, der nach dem Ende des normalen, fusionsgetriebenen Lebens eines Sterns übrig bleibt. Ein Teelöffel Material aus weißen Zwergen würde ungefähr 10 Tonnen wiegen. Weiße Zwerge können eine Masse haben, die bis zu 1,4-mal so groß ist wie die der Sonne. Größere Sterne kollabieren am Ende ihres Lebens zu noch dichteren Neutronensternen oder Schwarzen Löchern.
Computersimulationen zeigten, dass durch Hitze hervorgerufene Konvektion (oder „Kochen“) Wasserstoff aus der äußeren Hülle des Sterns in die Heliumhülle bringen und einen kurzen Blitz neuer Kernfusion auslösen würde. Dies würde zu einer plötzlichen Erhöhung der Helligkeit führen. Die ursprünglichen Computermodelle schlugen eine Abfolge von beobachtbaren Ereignissen vor, die über einige hundert Jahre auftreten würden.
"Sakurais Objekt durchlief die ersten Phasen dieser Sequenz in nur wenigen Jahren - 100-mal schneller als erwartet - und wir mussten unsere Modelle überarbeiten", sagte Zijlstra.
Die überarbeiteten Modelle sagten voraus, dass sich der Stern schnell wieder erwärmen und beginnen sollte, Gase in seiner Umgebung zu ionisieren. "Dies sehen wir jetzt in unseren neuesten VLA-Beobachtungen", sagte Zijlstra.
"Es ist wichtig, diesen Prozess zu verstehen. Sakurais Objekt hat eine große Menge des Kohlenstoffs aus seinem inneren Kern in den Weltraum ausgestoßen, sowohl in Form von Gas- als auch Staubkörnern. Diese finden ihren Weg in Regionen des Weltraums, in denen sich neue Sterne bilden und die Staubkörner in neue Planeten eingebaut werden können. Einige Kohlenstoffkörner, die in einem Meteoriten gefunden wurden, zeigen Isotopenverhältnisse, die mit denen in Sakurais Objekt identisch sind, und wir glauben, dass sie von einem solchen Ereignis stammen könnten. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass diese Quelle für kosmischen Kohlenstoff weitaus wichtiger sein könnte, als wir zuvor vermutet hatten “, fügte Zijlstra hinzu.
Die Wissenschaftler beobachten weiterhin Sakurais Objekt, um die seltene Gelegenheit zu nutzen, etwas über den Prozess der Wiederzündung zu lernen. Sie machen erst diesen Monat neue VLA-Beobachtungen. Ihre neuen Modelle sagen voraus, dass sich der Stern sehr schnell erwärmen und dann langsam wieder abkühlen wird und um das Jahr 2200 wieder auf seine aktuelle Temperatur abkühlt. Sie glauben, dass es eine weitere Wiedererwärmung geben wird, bevor er seine endgültige Abkühlung zu einer Sternschlacke beginnt.
Zijlstra arbeitete mit Marcin Hajduk von der Universität Manchester und der Nikolaus Copernicus Universität von Torun, Polen, zusammen. Falk Herwig vom Los Alamos National Laboratory; Peter A.M. van Hoof von der Queen's University in Belfast und dem Royal Observatory of Belgium; Florian Kerber vom Europäischen Südobservatorium in Deutschland; Stefan Kimeswenger von der Universität Innsbruck, Österreich; Don Pollacco von der Queen's University in Belfast; Aneurin Evans von der Keele University in Staffordshire, Großbritannien; Jose Lopez von der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko in Ensenada; Myfanwy Bryce vom Jodrell Bank Observatory in Großbritannien; Stewart P.S. Eyres von der University of Central Lancashire in Großbritannien; und Mikako Matsuura von der University of Manchester.
Das National Radio Astronomy Observatory ist eine Einrichtung der National Science Foundation, die im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung von Associated Universities, Inc. betrieben wird.
Originalquelle: NRAO-Pressemitteilung
