Ein roter Riesenstern und ein kleinerer und jüngerer Begleiter nähern sich einander in einem Vorspiel zu einer Kollision, die einen blauen Überriesenstern hervorbringen wird.(Bildnachweis: Casey Reed/NASA)
Astronomen haben möglicherweise das Rätsel gelöst, wie einige der hellsten und heißesten Sterne im Kosmos geboren werden.
Das von Forschern des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) geleitete Team fand Hinweise darauf, dass blaue Überriesen entstehen, wenn sich zwei Sterne in einem Doppelsternsystem spiralförmig zusammenschließen und verschmelzen.
Blaue Überriesen vom Typ
B sind mindestens 10.000 Mal heller, zwei- bis fünfmal heißer und 16- bis 40-mal massereicher als die Sonne. Blaue Überriesen sind so extrem, dass Wissenschaftler die Theorie aufgestellt haben, dass sie während einer seltenen und kurzen Phase der Sternentwicklung entstanden sein könnten.
Das Problem bei dieser Vorstellung ist, dass sie eigentlich bedeuten müsste, dass blaue Überriesen ein seltener Anblick sind, obwohl sie im gesamten Universum häufig beobachtet werden. Ihr Ursprung gibt den Wissenschaftlern daher seit Jahrzehnten Rätsel auf.
Es gibt einen Hinweis auf die Natur der blauen Überriesen: Sie existieren allein, ohne gravitativ gebundenen Begleitstern. Das ist merkwürdig, denn je massereicher ein Stern ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass er einen Begleiter hat. Etwa 50 % der Sterne von der Größe der Sonne haben einen Begleiter, aber etwa 75 % der viel massereicheren Sterne haben einen Begleiter.
Dennoch sind blaue Überriesen, einige der massereichsten Sterne, einsam. Der Grund dafür könnte sein, dass blaue Überriesensterne in Systemen existieren, in denen die Bewohner bereits zusammengesponnen, kollidiert und verschmolzen sind.
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Eine Illustration des blauen Überriesen vom Typ B, LS1 (Bildnachweis: ESA/Hubble, M. Kornmesser)
Um dies zu untersuchen, analysierte das Wissenschaftlerteam 59 frühe blaue Überriesen vom Typ B in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße, und erstellte neuartige Sternsimulationen.
„Wir haben die Verschmelzung von entwickelten Riesensternen mit ihren kleineren stellaren Begleitern über einen weiten Bereich von Parametern simuliert und dabei die Interaktion und Vermischung der beiden Sterne während der Verschmelzung berücksichtigt“, sagte Studienleiterin und IAC-Forscherin Athira Menon in einer Erklärung. „Die neu geborenen Sterne leben als blaue Überriesen während der zweitlängsten Phase des Lebens eines Sterns, wenn er Helium in seinem Kern verbrennt.
Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass blaue Überriesen in eine evolutionäre Lücke der konventionellen Sternphysik fallen – eine Phase der Sternentwicklung, in der Astronomen keine Sterne erwarten würden. Die Frage ist: Kann dies die bemerkenswerten Eigenschaften der blauen Überriesen erklären? Die Antwort scheint ja zu lauten.
„Bemerkenswerterweise haben wir festgestellt, dass Sterne, die aus solchen Verschmelzungen hervorgegangen sind, die Oberflächenzusammensetzung, insbesondere die Stickstoff- und Heliumanreicherung, eines großen Teils der Probe besser wiedergeben als herkömmliche Sternmodelle“, so Danny Lennon, Mitglied des Teams und Forscher am IAC. „Dies deutet darauf hin, dass Verschmelzungen der dominante Kanal für die Entstehung blauer Überriesen sein könnten.“
Die neuen Ergebnisse könnten einen großen Schritt zur Lösung eines langwierigen Problems bei der Entstehung blauer Überriesensterne darstellen und zeigen auch die Bedeutung von Doppelsternverschmelzungen bei der Gestaltung der stellaren Populationen und der Gesamtform von Galaxien.
Im nächsten Schritt dieser Forschung wird das Team seine Aufmerksamkeit von der Geburt der blauen Überriesensterne auf den Tod dieser massereichen Objekte richten. Die Wissenschaftler werden untersuchen, wie die Supernova-Explosionen von blauen Überriesensternen Neutronensterne und schwarze Löcher erzeugen.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden Anfang dieses Monats in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
