Russische und ausländische Astronomen haben im Sternbild Cassiopeia einen äußerst ungewöhnlichen "Kohlenstoff" -Stern entdeckt, der vor mehreren Zehntausenden von Jahren durch die Fusion großer weißer Zwerge entstanden ist. In naher Zukunft wird es explodieren und sich in einen Pulsar verwandeln, so ein Artikel in der Zeitschrift Nature Astronomy.
Weiße Zwerge sind die Überreste alter "ausgebrannter" Sterne kleiner Masse, die keine eigenen Energiequellen haben. Weiße Zwerge erscheinen im Endstadium der Entwicklung von Sternen mit einer Masse, die die Sonnenmasse nicht mehr als zehnmal überschreitet. Letztendlich wird unser Stern auch zu einem weißen Zwerg.
Astrophysiker interessieren sich aus mehreren Gründen für solche "toten Sterne". Erstens sind sie die Vorläufer von Supernovae vom Typ I, die sehr genaue Schätzungen der Entfernungen im Weltraum ermöglichen. Zweitens bestehen sie aus exotischer superdichter Materie, deren Eigenschaften und Struktur die Wissenschaftler noch nicht vollständig verstanden haben.
Die Antwort auf diese Frage ist wichtig, da sie bestimmt, was passieren soll, wenn weiße Zwerge verschmelzen. Jetzt glauben Wissenschaftler, dass das Produkt ihrer Fusion instabil wird und sich in einen anderen Objekttyp verwandelt, wenn die kombinierte Masse zweier gealterter Leuchten die sogenannte Chandrasekhar-Grenze überschreitet, die das 1,4-fache der Sonnenmasse beträgt.
Abhängig von der Geschwindigkeit und anderen Parametern der Fusion kann dieser Prozess sowohl eine starke thermonukleare Explosion, eine Supernova des ersten Typs, erzeugen als auch zur Bildung eines Neutronensterns führen.
Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass die Fusion aller großen weißen Zwerge, deren Masse die Chandrasekhar-Grenze deutlich überschreitet, fast garantiert zu einer Supernova-Explosion führen wird. Der Glaube an diese Idee wurde 2003 zerstört, als Astronomen aus den USA und Kanada einen äußerst ungewöhnlichen Blitz am Himmel aufzeichneten. Es hatte alle Merkmale einer Supernova des ersten Typs, wurde aber gleichzeitig von einem Objekt erzeugt, dessen Masse die Sonnenmasse mindestens zweimal überstieg.
Seine Entdeckung sorgte für große Kontroversen, da die damals existierenden Theorien den Mechanismus seiner Geburt nicht erklären konnten und die Existenz eines solchen Ausbruchs der gut begründeten Vorstellung widersprach, dass alle Supernovae des ersten Typs die gleiche Kraft und andere Eigenschaften haben, die an die Chandrasekhar-Grenze gebunden sind.
Gvaramadze und seine Kollegen haben einen höchst ungewöhnlichen Stern entdeckt, dessen Existenz eine der Erklärungen für den Ausbruch des Jahres 2003 stützt, und mehrere andere anomal mächtige Supernovae, die in den folgenden Jahren aufgezeichnet wurden, hätten auftreten können.
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Wie Astronomen erklären, suchten sie zunächst nicht nach weißen Zwergen und Spuren ihrer Kollisionen, sondern nach Nebeln, die in den letzten Lebensphasen in der Nähe großer gealterter Sterne entstehen. Zu diesem Zweck untersuchten die Wissenschaftler Bilder des Nachthimmels, die mit dem Infrarot-Umlaufteleskop WISE und anderen Observatorien dieses Typs aufgenommen wurden.
Ihre Aufmerksamkeit wurde von einem kleinen Nebel J005311 erregt, der sich etwa 10 000 Jahre von uns entfernt in Richtung des Sternbildes Cassiopeia befindet. Als Gvaramadze und sein Team versuchten, den Elternstern mit dem BTA-Teleskop am Special Astrophysical Observatory in Nischni Arkhyz zu finden, waren sie überrascht.
In der Mitte dieses Nebels lebte ein äußerst ungewöhnlicher Stern, der äußerlich den sogenannten Wolf-Rayet-Sternen ähnlich war, den unruhigsten und kurzlebigsten Sternen im Universum. Wie seine angeblichen "Cousins" war der Stern im Zentrum von J005311 unglaublich heiß - seine Oberflächentemperatur überstieg 200.000 Kelvin. Gleichzeitig warf sie riesige Mengen Gas in die Umwelt und beschleunigte es auf 16.000 Kilometer pro Sekunde oder 5% der Lichtgeschwindigkeit.
Andererseits war es ungefähr viermal schwächer als selbst die bescheidensten Wolf-Rayet-Sterne, aber sein Spektrum unterschied sich völlig von den aktivsten Formen solcher Sterne. Darüber hinaus bestand sein Inneres fast ausschließlich aus zwei Elementen - Sauerstoff und Kohlenstoff, während Wasserstoff und Helium im Inneren von J005311 und in seiner Gasabdeckung vollständig fehlten.
Diese Inkonsistenzen ließen Wissenschaftler sich fragen, wie ein solches Objekt entstanden ist. In Bezug auf das berühmte Hertzsprung-Russell-Diagramm stellten russische und ausländische Astronomen fest, dass Sterne, die durch die Fusion großer weißer Zwerge entstanden sind, ähnliche Eigenschaften haben sollten.
Theoretiker haben, wie die Forscher bemerken, die Existenz solcher Objekte lange vorhergesagt, deren Masse merklich höher als die Chandrasekhar-Grenze ist, aber bis jetzt hat niemand sie gefunden.
Wie diese Berechnungen zeigen, können sich solche superschweren Objekte bilden, wenn der Darm weißer Zwerge während ihrer Fusion schnell genug erhitzt wird. In diesem Fall hat Kohlenstoff Zeit, sich im Darm des neuen Sterns zu "entzünden", noch bevor er stark komprimiert wird.
Dies stoppt die thermonukleare Explosion, erzeugt einen kleinen Nebel aus weißglühendem Sauerstoff und Neon, und darin erscheint ein einzigartiges superschnelles Objekt, das mehrere Zehntausende von Jahren leben wird. Nachdem der "wiedergeborene" Stern alle seine Kohlenstoff- und Sauerstoffreserven aufgebraucht hat, wird er sich noch mehr zusammenziehen, was zur Geburt einer schwachen Supernova und eines kleinen Neutronensterns führt.
Wie die Berechnungen von Gvaramadze und seinen Kollegen zeigen, sollte dies in naher Zukunft geschehen. J005311 ist jetzt ungefähr 16.000 Jahre alt, was bedeutet, dass es sich in der letzten Phase seines "neuen Lebens" befindet. Es ist möglich, dass die Menschheit dieses bedeutsame Ereignis miterlebt, schließen Wissenschaftler.
