Eine Illustration zeigt das Doppelsternsystem TMTS J0526 (Bildnachweis: Jingchuan Yu, Beijing Planetarium)
Astronomen haben ein außergewöhnliches Doppelsternsystem entdeckt, in dem ein „toter Stern“ oder Weißer Zwerg seinen glühend heißen und winzigen stellaren Begleiter so schnell umkreist, dass er fast 72 Jahre in nur einen Erdentag presst.
Das System mit der Bezeichnung TMTS J0526 wurde von einem Team der Tsinghua-Universität mit dem Tsinghua University-Ma Huateng Telescope for Survey (TMTS) entdeckt und befindet sich etwa 2.760 Lichtjahre von der Erde entfernt.TMTS J0526 enthält einen kohlenstoff- und sauerstoffreichen Weißen Zwergstern mit einer Masse von etwa 74 % der Sonnenmasse. Er umkreist einen heißen Zwergstern mit etwa einem Drittel der Masse unseres Sterns und ist nur etwa siebenmal so breit wie die Erde. Damit ist er kleiner als der Gasriese Jupiter – und vom Volumen her einer der kleinsten jemals gesehenen Sterne.
Die Komponenten von TMTS J0526 vollziehen etwa alle 20,5 Minuten eine Umlaufbahn. Das macht ihn zu einem Rekordbrecher für diese Art von Doppelsternen, obwohl das System im Vergleich zu HM Cancri, das zwei Weiße Zwerge enthält, die etwa alle 5,4 Minuten eine Umkreisung vollziehen, immer noch ein Nachzügler ist.
Mit seiner dünnen Wasserstoffatmosphäre ist der winzige Stern jedoch immer noch größer und sichtbarer als sein Begleiter, der Weiße Zwerg. Dennoch ist der Weiße Zwerg in der Lage, den winzigen Stern durch seinen großen Gravitationseinfluss in eine ellipsoide Form zu verformen, während die beiden einander schnell umkreisen.
Die Entdeckung von TMTS J0526 ist nicht nur wegen seiner unglaublich kurzen Umlaufzeit von Bedeutung, sondern auch, weil sie helfen könnte zu erklären, wie solche winzigen Unterzwergsterne überhaupt entstehen.
Ministellare Wunderwerke
Weiße Zwerge entstehen, wenn Sterne von der Größe der Sonne den Wasserstoffvorrat in ihren Kernen verbrauchen und sich nicht mehr gegen den inneren Druck ihrer eigenen Schwerkraft abstützen können. Dieser Prozess verwandelt die Sterne zunächst in Rote Riesen, dann kühlen die Körper ab und hinterlassen Weiße Zwerge, die von Gas- und Staubhüllen umgeben sind.
Der entstehende Weiße Zwerg wird durch einen Quanteneffekt, den so genannten Entartungsdruck, vor einem weiteren Kollaps geschützt, der verhindert, dass sich die Elektronen zusammenpressen. Bei ausreichender Masse kann der Entartungsdruck der Elektronen überwunden werden, so dass Neutronensterne entstehen, die durch den „Neutronendegenerationsdruck“ geschützt sind, der ebenfalls bei ausreichender Masse überwunden werden kann, so dass ein Schwarzes Loch entsteht. Aus diesem Grund werden Weiße Zwerge und Neutronensterne oft als „entartete Sterne“ bezeichnet.
Nachdem die Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren zu einem Weißen Zwerg geworden ist und dabei die inneren Planeten, einschließlich der Erde, zerstört hat, wird sie ein einsames Dasein fristen – aber nicht alle Weißen Zwerge sind so isoliert. Einige existieren in Doppelsternsystemen mit einem anderen Stern.
Sterne in diesen binären Konfigurationen teilen sich oft eine „gemeinsame Hülle“ aus umgebendem Gas. Eine als „Binäre Populationssynthese“ bezeichnete Theorie besagt, dass bei einer thermonuklearen Explosion, die als Heliumblitz bezeichnet wird, in einem entarteten Stern während dieser Phase der gemeinsamen Hülle die gemeinsame Hülle gewaltsam ausgestoßen wird, wodurch der stellare Begleiter des Weißen Zwerges zu einem Unterzwergstern mit einer Masse von etwa 45 % der Sonnenmasse wird.
Der Ausstoß einer zweiten gemeinsamen Hülle um die beiden Sterne kann dann durch die Zündung des nicht entarteten, heliumreichen Kerns in einem stellaren Begleiter ausgelöst werden. Dieser zweite gemeinsame Hüllenauswurf könnte einen noch weniger massereichen Unterzwergstern mit einer Masse von etwa 32 % bis 36 % der Sonnenmasse erzeugen.
Nach dem Auswurf der gemeinsamen Hüllen umkreisen sich der entstandene heiße Unterzwerg und der übrig gebliebene Weiße Zwerg gegenseitig und senden dabei Gravitationswellen aus. Gravitationswellen sind Wellen in der Struktur der Raumzeit, die erstmals 1915 von Albert Einstein vorhergesagt wurden.
Diese Gravitationswellen übertragen einen Drehimpuls, wodurch sich der Weiße Zwerg und der winzige heiße Zwergstern immer mehr annähern, sich immer schneller umeinander drehen und dabei immer stärkere Gravitationswellen aussenden.
Dadurch entsteht ein kompakter Doppelstern aus heißem Zwerg und weißem Zwerg mit einer Umlaufzeit von etwa 20 Minuten.
Das außergewöhnlich kurzperiodische Doppelsternsystem von TMTS J0526 ist der erste beobachtete Beweis für die Bildung eines winzigen heißen Unterzwerges durch den Ausstoß einer sekundären gemeinsamen Hülle.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden im Februar in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
