Eine internationale Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Stefan Kimeswenger vom Institut für Astrophysik und Teilchenphysik hat zusammen mit wissenschaftlichen Amateuren eine neue Klasse galaktischer Nebel entdeckt. Dies liefert eine wichtige Grundlage für das Verständnis der Sternentwicklung und zeigt die Bedeutung der internationalen Zusammenarbeit zwischen universitärer Forschung und wissenschaftlichen Gemeinschaften.
Erstmals haben Astronomen die Existenz einer voll ausgebildeten Hülle eines Systems mit einer gemeinsamen Hülle (Common-Envelope-System, CE) nachgewiesen – die Phase der gemeinsamen Hülle eines Doppelsternsystems. „Am Ende ihres Lebens wachsen gewöhnliche Sterne zu roten Riesensternen heran. Da sich ein sehr großer Teil der Sterne in Doppelsternsystemen befindet, wirkt sich dies auf ihre Entwicklung am Ende ihres Lebens aus. In engen Doppelsternsystemen verschmilzt der äußere Teil des expandierenden Sterns zu einer gemeinsamen Hülle um beide Sterne. Innerhalb dieser Gashülle sind die Kerne der beiden Sterne jedoch praktisch intakt und setzen ihre Entwicklung als unabhängige Einzelsterne fort“, erklärt der Astrophysiker Stephan Kimeswenger.
Es ist bekannt, dass viele Sternensysteme Überbleibsel einer solchen Entwicklung sind. Ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften dienen als Fingerabdrücke. Darüber hinaus wurden aufgrund ihrer spezifischen und hohen Helligkeit bereits Sternsysteme entdeckt, die gerade dabei sind, eine gemeinsame Hülle zu bilden. Eine vollständig ausgebildete CE-Hülle und ihr Ausstoß in den interstellaren Raum in dieser Form wurden jedoch noch nicht beobachtet.
„Diese Hüllen sind von großer Bedeutung für unser Verständnis der Entwicklung von Sternen in ihren Endstadien. Sie helfen uns höchstens zu verstehen, wie sie den interstellaren Raum mit schweren Elementen anreichern, die wiederum wichtig für die Entwicklung von Planetensystemen wie unserem eigenen sind“, erklären Astronomen die Bedeutung kürzlich entdeckter galaktischer Nebel und fügen eine Erklärung für hinzu warum die Wahrscheinlichkeit ihres Nachweises gering ist: „Sie sind zu groß für das Gesichtsfeld moderner Teleskope und gleichzeitig sehr lichtschwach. Außerdem ist ihre Lebensdauer ziemlich kurz, zumindest wenn man sie in kosmischen Zeitskalen betrachtet. Es ist nur ein paar hunderttausend Jahre alt."
Ausgangspunkt für diese einzigartige Entdeckung war die Arbeit einer Gruppe deutsch-französischer Amateurastronomen: Sie suchten nach unbekannten Objekten in historischen Himmelsbildern in inzwischen digitalisierten Archiven und fanden schließlich ein Fragment des Nebels auf Fotoplatten aus den 1980er Jahren.
Mit der Erkenntnis wandte sich die Gruppe an internationale wissenschaftliche Experten, darunter das Institut für Astrophysik und Teilchenphysik der Universität Innsbruck, das über umfangreiche Erfahrung auf diesem Gebiet verfügt. Durch das Sammeln und Kombinieren von Beobachtungen der letzten 20 Jahre, die aus öffentlichen Archiven verschiedener Teleskope gewonnen wurden, sowie Daten von vier verschiedenen Weltraumsatelliten, konnten Forscher aus Innsbruck ihre erste Hypothese, nämlich die Entdeckung eines planetarischen Nebels, der durch verursacht wurde, ausschließen die Überreste sterbender Sterne. Die enorme Größe des Nebels wurde durch Messungen von Teleskopen in Chile deutlich. Wissenschaftler in den USA ergänzten diese Beobachtungen schließlich mit Hilfe von Spektrographen: „Der Durchmesser der Hauptwolke beträgt 15,6 Lichtjahre im Durchmesser, das ist fast 1 Million mal die Entfernung von der Erde zur Sonne und viel größer als die Entfernung von unserer Sonne zu den nächsten Nachbarsternen".
All dies kombinieren Information, erstellten Astronomen ein Modell des Objekts: Es ist ein enges Doppelsystem aus einem 66-Grad-Weißen Zwergstern und einem normalen Stern mit einer Masse, die etwas geringer ist als die Masse der Sonne. Beide umkreisen sich in nur 500 Stunden und 8 Minuten und sind nur 2 Sonnenradien voneinander entfernt. Aufgrund der geringen Entfernung wird der nur ∼ 2,2° warme Begleitstern auf der dem Weißen Zwerg zugewandten Seite stark aufgeheizt, was zu extremen Phänomenen im Spektrum des Sterns und sehr regelmäßigen Helligkeitsschwankungen führt. Beide Sterne sind von einer riesigen Hülle umgeben, die aus der äußeren Materie des Weißen Zwergs besteht. Dieses Material ist schwerer als der Weiße Zwerg und sein Begleitstern und wurde vor etwa 4 Jahren ins All geschleudert.
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