Wiedergeburt eines Sterns

Sakurais Objekt - ein 1996 entdeckter Weißer Zwerg - blähte sich überraschend schnell zu einem Roten Riesen auf. Ein neues Modell kann dies erklären.

Als der japanische Amateurastronom Yukio Sakurai am 20. Februar 1996 wieder einmal auf der Jagd nach neuen Kometen war, entdeckte er statt eines Schweifsterns einen "neuen Stern" in der Konstellation Schütze. Schon bald zeigten weitere Beobachtungen, dass das nach seinem Entdecker "Sakurais Objekt" getaufte Gestirn der 12. Größenklasse keine Nova war - sondern ein wiedergeborener Stern. Sakurais Objekt ist ein Weißer Zwerg, auf dem sich genug Helium angesammelt hatte, um erneut die Kernfusion zu starten. Dadurch blähte sich der Stern wieder zu einem Roten Riesen auf - allerdings hundertmal schneller, als von den Modellrechnungen der Astrophysiker vorhergesagt. Ein internationales Forscherteam stellt nun in der aktuellen Ausgabe des Magazins "Science" ein neues Modell vor, dass die rasche Entwicklung von Sakurais Objekt erklärt - und vorhersagt, dass sich der Stern auch weiterhin rasant entwickelt.

Am Ende ihres Lebens blähen sich sonnenähnliche Sterne zu Roten Riesen auf und stoßen in einer Serie von Explosionen ihre Außenschichten ins Weltall ab. Es entstehen Planetarische Nebel, in deren Mittelpunkten sich die Überreste der Sterne befinden: Weiße Zwerge, in denen keine Kernfusion mehr abläuft, und die über Jahrmilliarden Jahre hinweg langsam abkühlen. Einige Weiße Zwerge erwachen jedoch noch einmal zu neuem Leben. In einem letzten "Helium-Flash" zündet noch einmal die Kernfusion in ihrer äußeren Helium-Schicht und erzeugt Kohlenstoff und Sauerstoff.

Abb.: Aufnahmen von Sakurais Objekt bei verschiedenen Wellenlängen. Die Bilder wurden mit dem 0,5 Meter großen Dutch Telescope der Europäischen Südsternwarte auf dem La Silla in Chile aufgenommen. (Quelle: ESO)

In unserer Milchstraße sollte es etwa alle zehn Jahre zu einer solchen Sternen-Wiedergeburt kommen, doch bislang sind außer Sakurais Objekt lediglich zwei weitere Fälle beobachtet worden: V605 Aquilae im Jahr 1918, sowie vermutlich CK Vulpecula im Jahr 1670. Allerdings gibt es eine Reihe von Zentralsternen Planetarischer Nebel, die besonders reich an Kohlenstoff sind und vermutlich - allerdings unbeobachtet - eine solche Phase durchlaufen haben.

Bislang konnten die Astronomen zwar den Ablauf des finalen Helium-Blitzes im Prinzip verstehen. Doch ihre Modellrechnungen lieferten für die Entwicklung des Weißen Zwerges zum Roten Riesen Zeiträume von einigen hundert Jahren. Bei Sakurais Objekt lief dieser Prozess jedoch in wenigen Jahren ab. Das neue Modell von Marcin Hajduk vom Centrum Astronomii der Uniwersytetu Mikołaja Kopernika im polnischen Torun und seinen Kollegen aus Belgien, Deutschland, Großbritannien, Mexiko, Nordirland, Österreich und den USA kann diesen raschen Ablauf nun erklären. Es zeigt, dass die explosionsartig zündende Kernfusion zu einer Unterdrückung der Durchmischung im Inneren des Sterns führt. Dadurch wird die Evolution des Sterns beschleunigt, da es zu einer schnelleren Freisetzung der nuklearen Energie an der Oberfläche des Sterns kommt.

Das neue Modell sagt auch voraus, dass die Entwicklung von Sakurais Objekt weiterhin rasant verlaufen sollte. Der Stern sollte sich nun wieder zu einem Weißen Zwerg zusammenziehen, wobei seine Temperatur zunimmt. Auch dieser Prozess sollte in wenigen Jahren ablaufen. Jüngste Radiobeobachtungen von Sakurais Objekt zeigen, dass es in der den Stern umgebenden Wolke frisch ionisiertes Gas gibt. Hajduk und seine Kollegen sehen darin ein deutliches Indiz dafür, dass der Prozess der Wiederaufheizung von Sakurais Objekt bereits begonnen hat.

Die Modellrechnungen des Teams zeigen außerdem, dass bei der Wiedergeburt von Sakurais Objekt erhebliche Mengen an kohlenstoffhaltigem Staub erzeugt worden sind. Die Forscher folgern, dass wiedergeborene Sterne wie Sakurais Objekt eine wichtige Quelle des Isotops Kohlenstoff-13 sind, wie es sich auf der Erde beispielsweise in Meteoriten finden lässt.

Rainer Kayser

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung
  M. Hajduk et al., The Real-Time Stellar Evolution of Sakurai's Object, Science 308, 231 (2005). 
• ESO: 
  http://www.eso.org  
• Centrum Astronomii der Uniwersytetu Mikołaja Kopernika (Torun Centre for Astronomy, TCfA):
  http://www.astri.uni.torun.pl  
• Sakurais Objekt: 
  http://www.aavso.org/vstar/vsots/0602.shtml  
• Spezielle Dokumente und Informationen zum Thema Sakurais Objekt finden Sie ganz einfach mit der Findemaschine, z. B. mit Hilfe der Kategorieverknüpfung Astrophysik+Publikationen.

Weitere Literatur:

• H. Duerbeck, The final helium flash object V4334 Sgr (Sakurai's Object) - an overview, in: Observational Aspects of Pulsating B- and A Stars, ASP Conference Proceedings, Vol. 256 (2002).  
• F. Kerber, SAKURAI'S object (V4334 Sgr); The evolution of a final helium flash star, Astrophysics and Space Science 275, 91