11.11.2022

Stern ohne Hülle

Eine Hälfte eines Doppelsternsystems verlor seine Hülle als sie sein Gegenüber verschlang.

Gamma Columbae, ein Stern im Bild Taube und etwa 900 Lichtjahre von der Erde entfernt, hütete eine dunkle Vergangenheit. Diese wurde jetzt von einem inter­nationalen Forschungsteam unter Federführung der Universität Nürnberg-Erlangen enthüllt. Astronom Andreas Irrgang vom Astro­nomischen Institut ist Teil eines inter­nationalen Forschungsteams, das herausfand, dass der Stern einst das Herz eines Doppelstern­systems bildete und seine Hülle verlor, als er sein Gegenüber verschlang.

Abb.: Illustration eines Gamma Col ähnlichen Sterns in der...
Abb.: Illustration eines Gamma Col ähnlichen Sterns in der Kinman-Zwerggalaxie. (Bild: L. Calçada, ESO)

Seit Ende der 1930er Jahre ist bekannt, dass Sterne ihre enorme Strahlungs­energie durch Kernfusion von Wasserstoff zu Helium bei Temperaturen von vielen Millionen Grad Celsius tief im Sterninnern erzeugen. Diese Fusion läuft in einem Kreisprozess ab, in dem Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff als Kata­lysatoren wirken. Dadurch kommt es zu einer charak­teristischen Anreicherung von Stickstoff im Kern des Sterns. Weil Sterne verschwenderisch mit ihrem nuklearen Energie­vorrat umgehen, existieren sie nur wenige Millionen Jahre bevor sie in einer Supernova vergehen. Diese nukleare Entwicklung ist normaler­weise nicht direkt beobachtbar, da die sehr dichten Sternhüllen, die Oberflächenschicht eines Sterns, den heißen zentralen Fusions­reaktor abschirmen. Vorhersagen von Sternentwicklungs­modellen können daher nur durch zahlreiche Beobachtungen von Sternober­flächen getestet werden.

Seit vielen Jahren beobachten Andreas Irrgang und ein Kollege der Universität Innsbruck massenreiche Sterne, indem sie spektro­skopische Aufnahmen vieler Sterne mit ausgefeilten Modellen analysieren. Nun gelang ihnen eine einzig­artige Entdeckung: Der massereiche Stern Gamma Columbae im südlichen Sternbild Taube zeigte Abweichungen in der chemischen Zusammensetzung seiner Oberfläche – abweichend davon, wie sie für Sterne mit ähnlicher Masse erwartet wird. Zusammen mit einem führenden Sternen­entwicklungs­theoretiker der Universität Genf fanden die Wissenschaftler um Irrgang die Erklärung. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass Gamma Columbae, der, wie die Forschenden vermuten, einst zu einem Doppelstern­system gehörte und mit einem anderen Stern um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreiste, seine Hülle verlor, als er sein Gegenüber verschlang.

Dass sich Doppelsterne einander ständig nähern und dadurch Energie verlieren ist normal. Stehen die beiden Sterne nahe beieinander sind die Gravitations­wellen, die den Energie­verlust verursachen, stark und haben einen großen Einfluss – wie es hier der Fall gewesen sein muss. Bei Gamma Columbae wurde durch diesen Prozess der stellare Kern, sozusagen das Herz des Sterns, freigelegt. Das deutet darauf hin, dass Gamma Columbae der freigelegte Kern eines ursprünglich viel größeren Sterns eines ehemaligen Doppelstern­systems sein könnte.

Aufgrund der festgestellten Zusammen­setzung ist anzunehmen, dass Gamma Columbae rund neunzig Prozent seiner auf gut zehn Millionen Jahre geschätzten Lebenszeit erreicht hat. Damit dürfte er noch weniger als zwei Millionen Jahre zu leben haben, bevor er explodiert. Bis dahin bietet Gamma Columbae ein Studien­objekt anhand dessen Wissenschaftler die Vergangen­heit und Zukunft von Doppelsternen im Detail untersuchen können.

FAU / U. Genf / JOL

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