Westerlund 1 Sternhaufen. Bildnachweis: Chandra. Klicken um zu vergrößern.
Laut neuen Ergebnissen des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA brach ein sehr massereicher Stern zusammen und bildete erwartungsgemäß einen Neutronenstern und kein Schwarzes Loch. Diese Entdeckung zeigt, dass es der Natur schwerer fällt, Schwarze Löcher zu machen als bisher angenommen.
Wissenschaftler fanden diesen Neutronenstern - einen dichten wirbelnden Neutronenball mit einem Durchmesser von etwa 19 km - in einem extrem jungen Sternhaufen. Astronomen konnten aus gut bestimmten Eigenschaften anderer Sterne im Cluster schließen, dass der Vorläufer dieses Neutronensterns mindestens das 40-fache der Sonnenmasse betrug.
"Unsere Entdeckung zeigt, dass einige der massereichsten Sterne nicht wie vorhergesagt zusammenbrechen, um Schwarze Löcher zu bilden, sondern Neutronensterne", sagte Michael Muno, Hubble Fellow der UCLA und Hauptautor eines Papiers, das im Astrophysical Journal veröffentlicht werden soll Briefe.
Wenn sehr massive Sterne Neutronensterne und keine Schwarzen Löcher bilden, haben sie einen größeren Einfluss auf die Zusammensetzung künftiger Sterngenerationen. Wenn der Stern zusammenbricht, um den Neutronenstern zu bilden, werden mehr als 95% seiner Masse, von denen ein Großteil aus seinem Kern metallreiches Material ist, in den Raum um ihn herum zurückgeführt.
"Dies bedeutet, dass enorme Mengen schwerer Elemente wieder in Umlauf gebracht werden und andere Sterne und Planeten bilden können", sagte J. Simon Clark von der Open University in Großbritannien.
Astronomen verstehen nicht ganz, wie massereich ein Stern sein muss, um ein Schwarzes Loch und keinen Neutronenstern zu bilden. Die zuverlässigste Methode zur Schätzung der Masse des Vorläufer-Sterns besteht darin, zu zeigen, dass der Neutronenstern oder das Schwarze Loch Mitglied einer Gruppe von Sternen ist, die alle nahezu gleich alt sind.
Da sich massereichere Sterne schneller entwickeln als weniger massereiche, kann die Masse eines Sterns geschätzt werden, wenn sein Evolutionsstadium bekannt ist. Neutronensterne und Schwarze Löcher sind die Endstadien in der Entwicklung eines Sterns, daher müssen ihre Vorfahren zu den massereichsten Sternen im Cluster gehören.
Muno und Kollegen entdeckten einen pulsierenden Neutronenstern in einem Sternhaufen, der als Westerlund 1 bekannt ist. Dieser Haufen enthält hunderttausend oder mehr Sterne in einer Region mit einem Durchmesser von nur 30 Lichtjahren, was darauf hindeutet, dass alle Sterne in einer einzigen Sternfolge geboren wurden Formation. Aufgrund optischer Eigenschaften wie Helligkeit und Farbe ist bekannt, dass einige der normalen Sterne im Cluster Massen von etwa 40 Sonnen haben. Da der Vorläufer des Neutronensterns bereits als Supernova explodiert ist, muss seine Masse mehr als 40 Sonnenmassen betragen haben.
Einführende Astronomiekurse lehren manchmal, dass Sterne mit mehr als 25 Sonnenmassen zu Schwarzen Löchern werden - ein Konzept, für das es bis vor kurzem keine Beobachtungsergebnisse gab. Einige Theorien erlauben es jedoch solchen massiven Sternen, nicht zu Schwarzen Löchern zu werden. Zum Beispiel zeigen theoretische Berechnungen von Alexander Heger von der University of Chicago und Kollegen, dass extrem massive Sterne während ihres Lebens so effektiv Masse abblasen, dass sie Neutronensterne verlassen, wenn sie Supernovae werden. Unter der Annahme, dass der Neutronenstern in Westerlund 1 einer davon ist, wirft dies die Frage auf, woher die in der Milchstraße und anderen Galaxien beobachteten Schwarzen Löcher stammen.
Andere Faktoren wie die chemische Zusammensetzung des Sterns, wie schnell er sich dreht oder die Stärke seines Magnetfelds können bestimmen, ob ein massereicher Stern einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch hinterlässt. Die Theorie für Sterne normaler chemischer Zusammensetzung lässt ein kleines Fenster von Anfangsmassen - zwischen etwa 25 und etwas weniger als 40 Sonnenmassen - für die Bildung von Schwarzen Löchern aus der Entwicklung einzelner massereicher Sterne übrig. Die Identifizierung zusätzlicher Neutronensterne oder die Entdeckung von Schwarzen Löchern in jungen Sternhaufen sollte die Massen und Eigenschaften von Vorläufern von Neutronensternen und Schwarzen Löchern weiter einschränken.
Die von Muno beschriebene Arbeit basiert auf zwei Chandra-Beobachtungen am 22. Mai und 18. Juni 2005. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das Chandra-Programm für die Direktion für wissenschaftliche Missionen der Agentur. Das Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert Wissenschaft und Flugbetrieb vom Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts.
Weitere Informationen und Bilder finden Sie unter: http://chandra.harvard.edu
und http://chandra.nasa.gov
Originalquelle: Chandra-Pressemitteilung
