Verlorener Stern in der Milchstraße bedroht seltenen Gammastrahlenausbruch

Astronomen der University of Sydney haben in Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen ein Sternensystem gefunden, wie es in unserer Galaxie noch nie zuvor zu sehen war.

Die Wissenschaftler glauben, dass einer der Sterne – etwa 8000 Lichtjahre von der Erde entfernt – der erste bekannte Kandidat in der Milchstraße ist, der einen gefährlichen Gammastrahlenausbruch erzeugt, der zu den energetischsten Ereignissen im Universum gehört, wenn er explodiert und stirbt.

Das System, bestehend aus einem Paar sengend leuchtender Sterne, wurde von der Mannschaft nach dem serpentinenägyptischen Gott des Chaos Apep genannt. Ein Stern steht kurz vor einer massiven Supernova-Explosion.

Die heute in Nature Astronomy veröffentlichten Ergebnisse sind umstritten, da in unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, noch nie ein Gammastrahlenausbruch festgestellt wurde.

Doch im südlichen Sternbild Norma, das sich direkt unter dem Schwanz des Skorpions befindet, haben Astronomen dieses einzigartig schöne Sternensystem entdeckt.

In seinem Herzen, eingehüllt in eine elegant geformte Staub- und Gasfahne, befindet sich ein mächtiges Binärpaar.

Die beiden heißen, leuchtenden Sterne – den Astronomen als Wolf-Rayets bekannt – umkreisen sich alle hundert Jahre oder so, so die Forschung am Sydney Institute for Astronomy.

Dieser Orbital-Tanz ist auf einem schnellen Wind geprägt, der von den Sternen strömt. Mit Hilfe der Spektroskopie haben die Astronomen die Geschwindigkeit der Sternwinde bis zu 12 Millionen Kilometer pro Stunde gemessen, etwa 1 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Dr. Joe Callingham, Hauptautor der Studie, sagte: „Wir haben diesen Stern als Ausreißer in einer Umfrage mit einem Radioteleskop der University of Sydney entdeckt.

„Wir wussten sofort, dass wir etwas ganz Besonderes gefunden hatten: Die Leuchtkraft über das gesamte Spektrum vom Radio bis zum Infrarot war unübertroffen“, sagte Dr. Callingham, der heute am Netherlands Institute for Radio Astronomy arbeitet.

„Als wir sahen, wie sich die atemberaubende Staubfahne um die glühenden Sterne wand, beschlossen wir, sie „Apep“ zu nennen – die monströse Schlangengottheit und der Todfeind des Sonnengottes Ra aus der ägyptischen Mythologie.“

Diese geformte Feder ist es, die das System so wichtig macht, sagte Professor Peter Tuthill, Forschungsgruppenleiter an der University of Sydney.

„Als wir den spiralförmigen Staubschweif sahen, wussten wir sofort, dass wir es mit einem seltenen und besonderen Nebel zu tun hatten, der als Pinwheel bezeichnet wird“, sagte Professor Tuthill.

„Der geschwungene Schwanz wird von den umkreisenden Doppelsternen in der Mitte gebildet, die Staub in den sich ausdehnenden Wind spritzen und ein Muster wie ein rotierender Rasensprinkler erzeugen. Weil sich der Wind so stark ausdehnt, bläst er die winzigen Staubwindungen auf, die die Physik der Sterne im Herzen des Systems enthüllen.“

Die Daten der Fahne stellten jedoch ein Rätsel dar: Die Sternwinde dehnten sich 10 mal schneller aus als der Staub.

„Es war einfach erstaunlich“, sagte Professor Tuthill. „Es war, als würde man eine Feder finden, die in einem Hurrikan gefangen war, die nur im Schritttempo dahintreibt.“

Dr. Benjamin Pope, ein Co-Autor der New York University, sagte: „Der Schlüssel zum Verständnis des bizarren Verhaltens des Windes liegt in der Rotation der Zentralsterne.

„Was wir im Apep-System gefunden haben, ist ein Supernova-Vorläufer, der sich sehr schnell zu drehen scheint, so schnell könnte er fast auseinanderbrechen.“

Wolf-Rayet-Sterne, wie die, die Apeps Feder antreiben, sind bekannt dafür, dass sie am Ende ihres Lebens sehr massive Sterne sind; sie könnten jederzeit als Supernovae explodieren.

„Die schnelle Rotation versetzt Apep in eine ganz neue Klasse. Normale Supernovae sind bereits Extremereignisse, aber die Hinzufügung von Rotation zur Mischung kann wirklich Benzin ins Feuer werfen.“

Die Forscher denken, dass dies das Rezept für einen perfekten Sternensturm sein könnte, um einen Gammastrahlenausbruch zu erzeugen, die die extremsten Ereignisse im Universum nach dem Urknall selbst sind. Glücklicherweise scheint Apep nicht auf die Erde gerichtet zu sein, denn ein Schlag einer aus dieser Nähe ausbrechenden Gammastrahlung könnte Ozon aus der Atmosphäre entfernen und unsere Exposition gegenüber UV-Licht von der Sonne drastisch erhöhen.

„Letztendlich können wir nicht sicher sein, was die Zukunft für Apep bereithält“, sagte Professor Tuthill.

„Das System könnte sich genug verlangsamen, so dass es als normale Supernova und nicht als Gammastrahlenausbruch explodiert. Inzwischen bietet es den Astronomen jedoch einen Platz am Ring in einer schönen und gefährlichen Physik, die wir in unserer Galaxie noch nie zuvor gesehen haben.“

Mehr Informationen:
J. R. Callingham et al., Anisotrope Winde in einem Wolf-Rayet-Binärsignal identifizieren einen potentiellen Gammastrahlen-Burst-Vorläufer, Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038/s41550-018-0617-7

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