21.04.2020

Wenn weiße Zwerge wütend werden

Entwicklung einer Nova erstmals durchgängig dokumentiert.

Satellitenaufnahmen der BRITE-Mission mit Beteiligung von Forschern der TU Graz sowie der Universitäten Innsbruck und Wien dokumentieren erstmals die komplette Entwicklung einer Nova – vom Ausbruch über das Helligkeitsmaximum bis hin zum Ausglühen. Seit Beginn der BRITE-Constellation im Jahr 2013 – einer Mission, an der die beiden ersten österreichischen Satelliten beteiligt sind – haben die fünf Nano­satelliten Millionen von Bildern aufgenommen. Die Aufnahmen eines kompletten Nova-Ausbruchs sind aber weltweit einzigartig. 
 

Abb.: Bei einem Nova-Ausbruch saugt ein weißer Zwerg Materie von seinem...
Abb.: Bei einem Nova-Ausbruch saugt ein weißer Zwerg Materie von seinem Begleitstern ab, bis der Gasdruck extrem hoch wird. (Bild: W. Paech, F. Hofmann, Chamaeleon and Onjala Observatory, Namibia)

Bei einem Nova-Ausbruch saugt ein weißer Zwerg Materie von seinem Begleitstern ab und speichert diese Masse an seiner Oberfläche so lange, bis der Gasdruck extrem hoch wird. Es kommt zur Explosion, bei der Wasser­stoff verbrannt wird und so gewaltige Schock­fronten entstehen. Dabei wird ein enormer Licht­ausbruch und energie­reiche Strahlung produziert, wie etwa Gamma- und Röntgen-Strahlung. So können plötzlich Sterne, die vorher nur mit Fernrohren beobachtbar waren, mit freiem Auge gesehen werden. 

„Was aber bringt einen vorher unscheinbaren Stern zur Explosion? Das war ein bislang nicht befriedigend gelöstes Problem“, sagt Werner Weiss vom Institut für Astrophysik der Universität Wien. Eine Explosion der Nova V906 im Sternbild Carina (Schiffskiel) hat nun Antworten geliefert und dieses Erklärungs­konzept bestätigt, lange nach der Explosion vor Ort. „Diese Nova ist nämlich von uns so weit entfernt, dass ihr Licht etwa 13.000 Jahre bis zur Erde braucht“, erklärt Weiss. Das Ereignis konnte von der BRITE-Constellation zwischen März und Juli 2018 dokumentiert werden. 

Bei dieser erstmaligen Beobachtung eines kompletten Nova-Ausbruchs führte der Zufall Regie. Die BRITE-Constellation hatte gerade über mehrere Wochen hindurch kontinuierlich 18 Sterne im Sternbild Carina photo­metrisch beobachtet, als die Nova plötzlich im Blickfeld auftauchte. Rainer Kuschnig, der Operations Manager der BRITE-Constellation an der TU Graz, entdeckte den Ausbruch bei seiner täglichen Kontrolle der fünf Nano-Satelliten. „Auf einmal war da ein Stern auf unseren Aufnahmen, der am Vortag noch nicht da war. So etwas hatte ich in all den Jahren der Mission noch nie gesehen!“

Eine kurze Recherche unter den Top-Neuigkeiten am Sternenhimmel zeigte, dass der neue Stern als Nova Carinae 2018 identifiziert war. Kuschnig informierte das BRITE Science Team. „Es ist fantastisch, dass erstmals eine Nova schon vor ihrem eigentlichen Ausbruch und bis viele Wochen danach von unseren Satelliten beobachtet werden konnte“, sagt Otto Koudelka, Projektleiter des BRITE-Austria (TUGSAT-1) Satelliten, an der TU Graz.

„Dieser glückliche Umstand war ausschlaggebend dafür, dass das Nova-Ereignis in einer noch nie dagewesenen Präzision festgehalten werden konnte“, erklärt Konstanze Zwintz, Leiterin des BRITE Science Teams, vom Institut für Astro- und Teilchen­physik der Universität Innsbruck. Für Zwintz war sofort klar, dass hier ein weltweit einzigartiges Beobachtungs­material zur Verfügung stand. 

Die BRITE-Constellation ist ein Ensemble von Kleinsatelliten, die das Licht ausgewählter Sterne am Himmel mittels Photometrie mit hoher Präzision aufnehmen. Aus einer Höhe von etwa 800 Kilometern beobachtet die BRITE-Constellation Sterne mit Größen­klassen zwischen 0 und 6 im optischen Licht, wobei die schwächsten Sterne gerade noch mit freiem Auge unter exzellenten Beobachtungs­bedingungen zu sehen wären. Typischerweise werden 15 bis 20 Sterne etwa ein halbes Jahr lang ununterbrochen in einem 24 Quadratgrad großen Feld vermessen – ein Bereich so groß wie etwa das gesamte Sternbild des Orion oder der große Wagen. 

Die BRITE-Constellation wurde mit dem Start der beiden ersten österreichischen Satelliten, BRITE-Austria/TUGSAT-1 und UniBRITE im Jahr 2013 initiiert. Polen und Kanada haben sich 2014 mit je einem Paar baugleicher Satelliten angeschlossen. BRITE-Constellation hat seitdem mehr als 660 der hellsten Sterne am Himmel untersucht. 

U. Wien / DE
 

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