schlechte Astronomie | Quadruple Star HD 74438 zeigt Astronomen, wie Sterne explodieren können

Der kleine Sternhaufen IC 2391 liegt etwa 460 Lichtjahre von der Erde entfernt, er enthält nur etwa 250 Sterne, aber einer davon ist etwas Besonderes … weil es eigentlich vier Sterne sind, ein Vierecksystem. Astronomen, die dieses System untersuchen, haben nun gezeigt, dass komplexe Wechselwirkungen zwischen Sternen dazu führen werden, dass sie vollständig lebendig und vielleicht – vielleicht – vollständig tot sind. Sie explodieren vielleicht nicht als Supernovae, aber sie zeigen uns, dass es nicht viel braucht, um ein solches System katastrophal sterben zu lassen [link to paper].

Die Sterne werden gemeinsam HD 74438 genannt und wurden jahrzehntelang für einen einzigen Stern gehalten. Es gab jedoch den Verdacht, dass etwas mit diesem Stern zu tun hatte, da er viel heller ist, als man es für die Art von Stern erwarten würde, nach der er aussieht. Erst 2017 wurde bekannt, dass es sich um ein Quadrupolsystem handelt; Spektren von HD 74438 zeigten, dass es dort vier Sterne gibt, ein Doppelsternpaar, das ein zweites Doppelsternpaar umkreist – das sogenannte Pyramidensystem, ein System, das aus kleineren Systemen besteht. Cluster IC 2391 ist nur etwa 40 Millionen Jahre alt, was HD 74438 zum jüngsten bekannten spektroskopischen Quadrupolsystem macht.

Das Duo ist anders. Ein Paar, Sterne A und B genannt, hat eine Masse von etwa der 1,7- und 1,5-fachen Masse der Sonne, wodurch sie heller als unser Stern sind – zusammen sind sie etwa 14-mal heller als die Sonne. Sie umkreisen sich etwa alle 21 Tage in einer länglichen Ellipse mit einem durchschnittlichen Abstand von etwa 30 Millionen Kilometern – etwa der Hälfte der Entfernung des Merkur von der Sonne.

Die anderen Doppelsterne, die Sterne C und D, haben ungefähr die gleiche Masse wie die Sonne oder vielleicht ein Haar weniger. Sie befinden sich in einer engeren Umlaufbahn umeinander, und es dauert nur 4,4 Tage, um sie einmal über eine Entfernung von etwa 10 Millionen km zu umkreisen.

Die C/D-Sterne drehen sich alle 6 Jahre um die A/B-Sterne. Die Umlaufbahn ist sehr elliptisch und reicht von 450 Millionen bis 1,2 Milliarden Kilometern, und es stellt sich heraus, dass dies ihren Untergang bedeutet.

Ein Stern wie die Sonne erzeugt Energie durch die Verschmelzung von Wasserstoffkernen mit Helium in seinem Kern. Irgendwann läuft es aus, und in einem komplexen Prozess wölbt sich der Stern zu einem massiven roten Riesen, der seine äußeren Schichten abstreift und schließlich seinen hochkomprimierten und heißen Kern dem Weltraum aussetzt. Wir nennen dieses Objekt einen Weißen Zwerg. Sie könnte die gleiche Masse wie die Sonne haben, aber nur die gleiche Größe wie die Erde! Dadurch ist es sehr dicht, wobei ein Kubikzentimeter weißes Zwergmaterial eine Tonne wiegt. Huch.

Für die Solostars ist das so ziemlich das Ende der Geschichte. Der Weiße Zwerg verblasst über Milliarden von Jahren, und das war’s.

Aber wenn der Stern in einem binären System ist und einen noch gewöhnlichen Stern umkreist, könnten die Dinge ganz anders sein. Er kann dem anderen Stern Materie entziehen, die sich auf dem Weißen Zwerg ansammelt. Die enorme Schwerkraft des Weißen Zwergs, Hunderttausende Mal stärker als die Erde, kann dieses Material so stark zusammendrücken, dass es einer thermonuklearen Fusion unterliegt und wie eine Bombe explodiert.

Dadurch kann eine riesige Menge an Energie abgeführt werden, wodurch eine sogenannte Nova entsteht, die tausendmal heller ist als die Sonne. Aber wenn genügend Materie fusioniert, könnte die Explosion so massiv sein, dass sie den gesamten Stern auseinanderreißt, was zu einer Supernova führt, die zehn Milliarden Mal heller sein kann als die Sonne! Ka – ich kann das nicht genug betonen – Bumm.

Im Allgemeinen müsste ein Weißer Zwerg genug Materie ansammeln, um etwa die 1,4-fache Masse der Sonne zu erreichen, bevor er explodieren könnte. Dies wurde zuerst von dem brillanten Astronomen Subrahmanyan Chandrasekhar berechnet, daher nennen wir es die Chandrasekhar-Grenze.

Das bringt uns zurück zu HD 74438. Irgendwann wird sowohl den A- als auch den B-Sternen der Treibstoff ausgehen, sie werden zu Roten Riesen und dann zu Weißen Zwergen. Keiner von ihnen allein wäre massiv genug, um zu explodieren, und angesichts ihrer jetzigen Umlaufbahnen sollten sie weit genug voneinander entfernt sein, um keine Materie voneinander wegzuziehen.

…ihre Umlaufbahn jetzt. Astronomen haben untersucht, was dieses System im Laufe der Zeit tun wird und wie es sich entwickeln wird. Mithilfe ausgeklügelter Simulationen haben sie etwas Erstaunliches herausgefunden: Die Schwerkraft des C/D-Doppelpaars wird mit der Zeit in die A/B-Umlaufbahn stoßen und stoßen, wodurch sie zu einem einzigen, massereicheren Stern verschmelzen! Sie zeigten auch, dass es auch möglich ist, dass das Gegenteil passiert, C und D werden aufgrund der Schwerkraft von A/B verschmelzen, die sie destabilisiert.

Fusionen wie diese sind unbekannt; Wir denken, dass das bemerkenswerte Objekt V838 Monocerotis eine riesige Staub- und Gaswolke ist, die ausgestoßen wird, wenn zwei Sterne verschmelzen. Schließlich wird der massereichste Stern zu einem Weißen Zwerg. HD 74438-Simulationen zeigen, dass weder ein Weißer Zwerg, der aus einer A/B-Fusion noch aus einer C/D-Fusion resultiert, die Chandrasekhar-Grenze überschreiten wird. Ich werde hinzufügen, dass sich die beiden Weißen Zwerge mit der Zeit verschmelzen werden. Wenn sie das tun, werden sie diese Grenze überschreiten und explodieren. Aber das wird nicht mehr lange passieren.

Während also HD 74438 in Milliarden von Jahren eine solche Supernova hervorrufen kann oder auch nicht, zeigt es doch, dass dies eine andere Möglichkeit für eine solche Explosion ist. Wir wissen, dass ein Weißer Zwerg mit einem normalen Begleiter explodieren kann oder zwei Weiße Zwerge verschmelzen und in einem Duo explodieren können, und jetzt wissen wir, dass ein hierarchischer Vierbeiner das auch kann. Wenn die Sterne in HD 74438 etwas massereicher wären, wäre ihr Schicksal als Supernova besiegelt – oder als Supernova, wenn beide Binärdateien massereich genug wären.

Dies wäre keine sehr übliche Art, eine Supernova zu erzeugen, aber es zeigt einmal mehr, dass Weiße Zwerge mit der Untergrenze von Chandrasekhar verschmelzen und die Grenze überschreiten können, und dass das Universum viele Wege hat, um Sterne zum Explodieren zu bringen. Diese Explosionen erzeugen schwere Elemente wie Eisen und Kalzium und ermöglichen die Entstehung von Leben im Universum – oder zumindest in unserem Fall auf der Erde. Es ist gut zu wissen, dass es viele verschiedene Möglichkeiten gibt, wie so etwas passieren kann.

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