Abbildung eines explodierenden Weißen Zwergsterns, der sich von einem stellaren Begleiter ernährt.(Bildnachweis: Krzysztof Ulaczyk / Astronomisches Observatorium, Universität Warschau)
Superman ist nicht der Einzige, der Röntgenstrahlen sehen kann. Viele explodierende Sterne sind ebenfalls in der Lage, Ausbrüche dieses hochenergetischen Lichts zu erzeugen. Dank einer zufälligen Entdeckung sind Wissenschaftler nun auf eine völlig neue explosive stellare Quelle von Röntgenstrahlung aufmerksam geworden. Der Lichtausstoß dieser Ausbrüche ähnelt keiner früheren kosmischen Explosion. Das sind die „Millinovas“, ein Begriff, der nun zweifellos Eingang in das Lexikon der Weltraumfans finden wird!
In einer neuen Studie entdeckten Astronomen 28 Millinovas in der Großen Magellanschen Wolke (LMC) und der Kleinen Magellanschen Wolke (SMC), zwei Satellitengalaxien der Milchstraße. Sie entdeckten dann, dass die erste dieser Explosionen möglicherweise schon vor acht Jahren entdeckt, aber nicht identifiziert worden war.
Obwohl die Wissenschaftler nicht genau wissen, wie diese Ereignisse Röntgenstrahlen erzeugen, glauben sie, dass Millinovas entstehen, wenn tote Sternüberreste, so genannte Weiße Zwerge, sich von einem aufgeblähten Begleitstern ernähren.
„Wir sind auf eine Gruppe von veränderlichen Sternen gestoßen, die sehr charakteristische dreieckige, symmetrische Ausbrüche zeigen, die keinem bisher bekannten veränderlichen Stern ähneln“, sagte Przemek Mróz, Mitglied des Teams und Wissenschaftler an der Universität Warschau, gegenüber kosmischeweiten.de. „Wir haben diese neue Gruppe von Sternen zufällig gefunden.“
Das Team suchte in den Daten des Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) aus 20 Jahren nach lang andauernden, lichtbeeinflussenden „Gravitations-Mikrolensing-Ereignissen“, die auf das Vorhandensein von schwarzen Löchern aus der Zeit nach dem Urknall – so genannte „primordiale schwarze Löcher“ – im Halo der dunklen Materie, der die Milchstraße umgibt, hinweisen könnten.
„In den letzten Monaten habe ich an einem Projekt gearbeitet, das darauf abzielt, im Halo der dunklen Materie der Milchstraße nach Signaturen massereicher primordialer schwarzer Löcher zu suchen“, sagte Mróz. „Wir haben keine gefunden, was zeigt, dass solche massiven schwarzen Löcher weniger als ein paar Prozent der dunklen Materie ausmachen könnten.“
Normalerweise mag dies das Team enttäuscht haben. Aber das Ergebnis führte zur Entdeckung dieser seltsamen stellaren Röntgenquellen, die jetzt als Millinovas (oder, korrekter, „Millinovae“) bekannt sind.
Inhaltsübersicht
Hitziger und heller als die Sonne
Die OGLE-Daten enthüllten mehrere Objekte in der LMC und SMC, die im Laufe einiger Monate um das 10- bis 20-fache heller wurden. Einige zeigten sogar alle paar Jahre wiederholte explosive Ausbrüche, während andere nur einmal während des Beobachtungszeitraums explodierten.
Besonders ein Objekt mit der Bezeichnung OGLE-mNOVA-11, das Ende letzten Jahres ausbrach, ermöglichte es dem Team, eine detaillierte Untersuchung dieser Objekte durchzuführen.
„Im November 2023 trat eines der Objekte in einen Ausbruchszustand ein, so dass wir beschlossen, einige zusätzliche Beobachtungen durchzuführen, um es genauer zu untersuchen“, sagte Mróz. „Wir haben eine Reihe von optischen Spektren mit dem Southern African Large Telescope (SALT) Teleskop aufgenommen. Wir fanden Emissionslinien von Helium-, Kohlenstoff- und Stickstoff-ionisierten Atomen, die auf extrem hohe Temperaturen hinweisen.“
Die erste jemals gesehene Millinova, bekannt als ASASSN-16oh (Bildnachweis: NASA/CXC/M.Weiss)
Mróz fügte hinzu, dass die Forscher dieses Objekt auch mit dem Neil-Gehrels-Swift-Observatorium der NASA beobachteten, das weiche Röntgenstrahlen aus der Quelle entdeckte. Das Team stellte die Theorie auf, dass diese Röntgenstrahlen von einem Gas erzeugt wurden, das auf eine Temperatur von über 1 Million Grad Fahrenheit (600.000 Grad Celsius) erhitzt wurde.
Das ist etwa dreimal so heiß wie der heißeste bekannte Stern im Universum, WR 102, und 100-mal heißer als die Oberflächentemperatur der Sonne. Hätte sich OGLE-mNOVA-1 in unserem Sonnensystem ereignet, wäre er aus unserer Perspektive 100-mal heller als die Sonne gewesen.
Was diese 28 Ereignisse ähnelte, war eine seltsame und bisher scheinbar einzigartige kosmische Explosion namens ASASSN-16oh, die 2016 vom All-Sky Automated Survey for Supernovae entdeckt wurde und von der das Team nun annimmt, dass es sich um eine Millinova handelt.
„Wir glauben, dass OGLE-mNOVA-11, ASASSN-16oh und die anderen 27 Objekte eine neue Klasse von transienten Röntgenquellen bilden“, sagte Mróz. „Wir haben sie Millinovae genannt, da ihre Spitzenhelligkeit etwa tausendmal geringer ist als die von klassischen Novae.“
Was genau sind Millinovas, wie entstehen sie, und was zeichnet sie aus?
Eine andere Art von explodierendem totem Stern
Trotz der fehlenden Ähnlichkeit zwischen klassischen Novas und Zwergnovas scheinen Weiße Zwerge hinter dem Geheimnis der Millinova zu stecken.
Diese stellaren Überreste entstehen, wenn Sterne mit einer ähnlichen Masse wie die Sonne ihren Brennstoff für die Kernfusion verbrauchen, den Prozess, der in ihrem Kern Wasserstoff in Helium umwandelt. Wenn die Kernfusion in den äußeren Schichten des Sterns fortschreitet, schwillt er zu einem so genannten „Unterriesen“ oder „Roten Riesenstern“ an.
Im Gegensatz zu massereicheren Sternen, deren immense Schwerkraft nach ihrem Tod zur Entstehung von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern führt, beenden Sterne wie die Sonne ihr Leben als schwelende Weiße Zwerge – zwar superdichte Objekte, aber nicht auf demselben Niveau.
Während dies für Einzelsterne wie die Sonne ein friedlicher Tod ist, haben viele Sterne binäre Partner, die ihnen zumindest eine vorübergehende Wiederauferstehung ermöglichen können. Denn manche Doppelsterne sind nahe genug beieinander, dass der Weiße Zwerg beginnen kann, Material aus dem Partner zu ziehen, wodurch dieser wieder zum Leben erwacht.
In anderen Fällen sind der Stern und der Weiße Zwerg nicht nahe genug beieinander, um diesen Massentransfer in Gang zu setzen, bis der Begleitstern zu einem Roten Riesen anschwillt und seine Hälfte einer imaginären Achterform oder seines „Roche-Lappens“ ausfüllt.
Dieses Bild zeigt SN2014J, eine der nächsten Supernovae vom Typ Ia, die in den letzten Jahrzehnten beobachtet wurden. (Bildnachweis: NASA, ESA, A. Goobar (Universität Stockholm), und das Hubble Heritage Team)
Es ist bereits bekannt, dass Weiße Zwerge, die auf diese Weise stellares Material erhalten, für verschiedene Nova-Ereignisse verantwortlich sind. Die berühmtesten davon sind Supernovae vom Typ Ia, bei denen der Weiße Zwerg in einer unkontrollierten thermonuklearen Explosion ausgelöscht wird, nachdem sich gestohlenes stellares Material auf seiner Oberfläche angesammelt hat (es gibt jedoch auch seltene Ereignisse, die als Supernovae vom Typ Iax bezeichnet werden und bei denen der Weiße Zwerg als zerstörter Zombie-Stern weiterlebt).
Das Team stellte jedoch fest, dass die optischen Licht- und Röntgeneigenschaften von OGLE-mNOVA-11 nicht wirklich mit denen „klassischer“ Novas oder Supernovas vom Typ Ia übereinstimmten, die durch die thermonukleare Explosion eines Weißen Zwerges entstehen, wenn stellares Material von einem Begleitstern auf seine Oberfläche geschüttet wird. Sie unterschieden sich auch von den Merkmalen der „Zwergnovas“, die unter ähnlichen Umständen auftreten, aber schwächer und weniger zerstörerisch sind und sich daher wiederholen können.
„Wir denken, dass es sich bei Millinovae um Doppelsternsysteme handelt, die aus einem Weißen Zwerg und einem Unterriesenstern bestehen, einem Stern, der den Wasserstoff in seinem Kern aufgebraucht hat und sich ausdehnt“, sagte Mróz. „Die beiden Sterne umkreisen einander mit einer Periode von nur wenigen Tagen. Durch ihre Nähe kann Material vom Unterriesen zum Weißen Zwerg fließen.“
Diagramm, das zeigt, wie ein Stern anschwillt, um seinen Roche-Lappen zu füllen und Material an einen Begleitstern zu liefern. (Bildnachweis: Winburne University of Technology)
Der Forscher von der Universität Warschau fügte hinzu, dass es derzeit noch unklar ist, wie die Röntgenemissionen von Millinovas erzeugt werden, aber er und sein Team haben zwei erste Ideen, mit denen sie arbeiten können.
„Nach der einen Hypothese könnten die Röntgenstrahlen in einem Gürtel um den Äquator des Weißen Zwerges entstehen, wo das Gas des Unterriesen auf die Oberfläche des Weißen Zwerges trifft“, erklärt Mróz. „Alternativ könnten die Röntgenstrahlen von einem schwachen thermonuklearen Durchbruch auf der Oberfläche des Weißen Zwergs stammen, der durch die auf den Weißen Zwerg fallende Materie ausgelöst wird.
„Die Explosion ist so schwach, dass wenig oder gar keine Materie aus dem Weißen Zwerg herausgeschleudert wird. “Wenn das der Fall ist, sollte der Weiße Zwerg an Masse zunehmen, was bedeuten könnte, dass er schließlich in einer stärkeren Supernova vom Typ Ia ausbricht. Millinovas könnten also „Vorläufer“ des Typs Ia sein – eine aufregende Entwicklung, wenn das stimmt.
Supernovas vom Typ Ia sind für Astronomen unglaublich nützlich, da sie aufgrund ihrer gleichmäßigen Lichtabgabe als „Standardkerzen“ zur Bestimmung kosmischer Entfernungen verwendet werden können. Ein Hinweis darauf, wann und wo eine Supernova vom Typ Ia in Form einer Millinova explodieren wird, würde helfen, diese Ereignisse besser zu verstehen.
Mróz erklärte, wie es mit der Erforschung von Millinovas weitergeht.
„Wir werden die Helligkeit aller 29 Objekte in Echtzeit überwachen und auf den nächsten Ausbruch warten“, schloss er. „Wir planen auch, weitere Nachbeobachtungen durchzuführen, um die physikalischen Prozesse, die für diese Ausbrüche verantwortlich sind, besser zu verstehen.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 12. Dezember in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
