(links) eine Illustration eines schreienden neugeborenen Sterns (rechts) eine Künstlerinterpretation eines alten Rauchersterns“ (Bildnachweis: Royal Astronomical Society)
Astronomen haben eine riesige Menge an versteckten Sternen entdeckt, darunter einige heftig ausbrechende neugeborene Protosterne sowie andere, die in eine unerwartete neue Kategorie alter roter Riesensterne fallen. Letztere werden von ihnen als „alte Raucher“ bezeichnet.
Diese alten Raucher lauern im Herzen der Milchstraße, sagt das Team, sitzen jahrzehntelang still da und verblassen, bis sie schließlich riesige Rauchwolken ausstoßen. Die Sterne wurden im Rahmen einer zehnjährigen Durchmusterung des Himmels mit dem Visible and Infrared Survey Telescope (VISTA) entdeckt, das sich hoch in den chilenischen Anden am Cerro Paranal Observatorium befindet. Dabei gelang es, fast 1 Milliarde Sterne zu erfassen.
Die gleiche Untersuchung, bekannt als VISTA Variables in the Via Lactea (VVV), entdeckte auch Dutzende von ausbrechenden Protosternen, als das internationale Team, das hinter der Studie steht, 222 Sterne genauer untersuchte.
„Etwa zwei Drittel der Sterne waren leicht als gut verstandene Ereignisse verschiedener Typen zu klassifizieren“, sagte Phillip Lucas, Leiter des Teams und Professor an der University of Hertfordshire, in einer Erklärung. „Die übrigen waren etwas schwieriger zu klassifizieren, weshalb wir das Very Large Telescope (VLT) benutzt haben, um Spektren von vielen von ihnen zu erhalten. Ein Spektrum zeigt uns, wie viel Licht wir bei verschiedenen Wellenlängen sehen können, und gibt uns eine viel klarere Vorstellung davon, was wir sehen.“
Die von dem Team entdeckten Sterne waren aufgrund der riesigen Mengen an Gas und Staub, die unseren Blick auf das Herz der Milchstraße versperren, verborgen geblieben.
Dieses Material absorbiert sichtbares Licht sehr gut, ist aber weniger gut darin, elektromagnetische Strahlung im Infrarotbereich zu absorbieren und zu blockieren. Das bedeutet, dass VISTA mit seinem infraroten Auge auf den Kosmos tatsächlich in der Lage war, durch diese Gas- und Staubwolken hindurchzuschauen und unsichtbare Sterne in der Nähe des Zentrums der Milchstraße zu entdecken.
„Unser Hauptziel war es, seltene neugeborene Sterne, auch Protosterne genannt, zu finden, während sie einen großen Ausbruch erleben, der Monate, Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern kann“, sagte Zhen Guo, Mitglied des Teams und Wissenschaftler an der Universität von Valparaiso, in der Erklärung.
Protosterne in jungen Sternensystemen erleben diese extremen Ausbrüche, wenn sie genügend Masse aus ihren ursprünglichen Gashüllen sammeln, um die Fusion von Wasserstoff zu Helium auszulösen und zu vollwertigen Sternen zu werden.
„Diese Ausbrüche finden in der sich langsam drehenden Materiescheibe statt, aus der sich ein neues Sonnensystem bildet. Sie helfen dem neugeborenen Stern in der Mitte zu wachsen, erschweren aber die Bildung von Planeten“, sagte Guo. „Wir verstehen noch nicht, warum die Scheiben auf diese Weise instabil werden“.
Ein neugeborener Stern bricht in einer Gas- und Staubwolke aus, die über 2 Jahre hinweg bis 2015 aufleuchtet und bis mindestens 2018 hell bleibt (Bildnachweis: Royal Astronomical Society)
Die Astronomen sagen, dass sie 32 „schreiende“ Sternenkinder entdeckt haben, die eine Helligkeitszunahme zwischen dem 40- und 300-fachen ihrer üblichen Leuchtkraft erfahren haben.
Bei vielen dieser Protosterne finden die explosiven Ereignisse, die diese Helligkeitszunahme ausgelöst haben, immer noch statt, so dass das Team untersuchen kann, wie sich diese Eruptionen im Laufe der Zeit entwickeln, während sie an Helligkeit zunehmen, eine Spitzenleuchtkraft erreichen und dann abklingen.
Während die Astronomen mit VISTA auf der Suche nach diesen Eruptionen waren, stießen sie bei ihrer Untersuchung des Herzens unserer Galaxie auch auf etwas völlig Unerwartetes: eine bisher unbekannte Art von Stern am anderen Ende des stellaren Lebenszyklus.
Wo treiben sich die „alten Raucher“-Stars herum?
Das VVV-Team entdeckte 21 rote Sterne im Zentrum der Milchstraße, die über mehrere Jahre hinweg Helligkeitsveränderungen aufwiesen, die schwer zu erklären waren.
„Wir waren uns nicht sicher, ob es sich bei diesen Sternen um Protosterne handelte, die einen Ausbruch starteten oder sich von einem Helligkeitsabfall erholten, der durch eine Staubscheibe oder -hülle vor dem Stern verursacht wurde – oder ob es sich um ältere Riesensterne handelte, die in der Spätphase ihres Lebens Materie abwerfen“, so Lucas.
Das Team verwendete Lichtspektren von 7 dieser Sterne, um schließlich festzustellen, dass es sich um einen völlig neuen Typus roter Riesensterne handelt, die jahrzehntelang ruhig dastanden, bevor sie plötzlich und unerwartet Rauchwolken ausspuckten – daher der Name „alte Raucher“.
Infrarotbilder eines roten Riesensterns oder „alten Rauchers“ in etwa 30.000 Lichtjahren Entfernung, in der Nähe des Zentrums unserer Milchstraßengalaxie, der verblasste und dann im Laufe mehrerer Jahre wieder auftauchte. (Bildnachweis: Royal Astronomical Society)
Die alten Raucher sind in der innersten Region des Herzens der Milchstraße, der so genannten Kernscheibe, stark konzentriert, wo die Sterne in der Regel eine viel größere Konzentration von Elementen aufweisen, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium. Astronomen nennen diese schwereren Elemente „Metalle“.
Die höhere Konzentration von Metallen in diesen Sternen sollte dazu beitragen, dass Staub leichter aus den äußeren Schichten überhitzten Gases oder Plasmas kondensiert, aber wie dies dazu führt, dass sie Rauch ausstoßen, ist derzeit noch unbekannt.
Das Team ist der Meinung, dass die Lösung dieses Rätsels dazu beitragen könnte, besser zu bestimmen, wie die von den Sternen geschmiedeten Elemente im gesamten Kosmos verteilt sind und wie sie schließlich zu den Bausteinen der nächsten Generation von Sternen und Planeten werden.
„Materie, die von alten Sternen ausgestoßen wird, spielt eine Schlüsselrolle im Lebenszyklus der Elemente und trägt zur Bildung der nächsten Generation von Sternen und Planeten bei“, so Lucas. „Man nahm an, dass dies hauptsächlich bei einem gut untersuchten Sterntyp, dem so genannten Mira-Veränderlichen, geschieht.
„Die Entdeckung eines neuen Sterntyps, der Materie abwirft, könnte jedoch eine größere Bedeutung für die Verbreitung schwerer Elemente in der Kernscheibe und in metallreichen Regionen anderer Galaxien haben.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Freitag, 26. Januar, in zwei Artikeln in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
