Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Astronomen entschlüsseln Geheimnis der rasanten Entwicklung des Zentralsterns im Stingray-Nebel

13.09.2016

Forscher der Universität Tübingen analysieren wiedergeborenen Stern in bisher nicht beobachteter Entwicklungsphase

Einem internationalen Team von Astronomen ist es mithilfe von Daten des Hubble-Weltraumteleskops gelungen, eine bisher nicht beobachtete Sternentwicklung in Echtzeit zu studieren. Frühere Beobachtungen des Sterns mit dem Namen SAO 244567 ließen einen dramatischen Anstieg seiner Temperatur erkennen.


Diese Abbildung des Stingray-Nebels, einem planetarischen Nebel, der 2.700 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, wurde 1998 mit der Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) des Hubble-Weltraumteleskops aufgenommen. Im Zentrum des Nebels befindet sich der Stern SAO 244567, der sich schnell entwickelt. Beobachtungen aus den vergangenen 45 Jahren zeigten, dass die Oberflächentemperatur des Sterns um fast 40.000 Grad Celsius stieg. Nun ergeben neue Beobachtungen, dass der Stern SAO 244567 wieder begonnen hat abzukühlen. Bild: ESA/Hubble & NASA

Neueste Daten belegen nun, dass sich der Stern in den vergangenen Jahrzehnten deutlich abgekühlt haben muss und damit in eine frühere Lebensphase wiedergeboren wurde. SAO 244567 ist bisher der einzige wiedergeborene Stern, der sowohl während der Aufheizungs- als auch der Abkühlungsphase beobachtet wurde.

Die Studienergebnisse werden nun in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society publiziert. Neben Professor Klaus Werner und Dr. Thomas Rauch gehörte auch die Erstautorin der Studie Dr. Nicole Reindl zum Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen; sie forscht mittlerweile an der britischen University of Leicester.

Obwohl sich das Universum ständig verändert, laufen die meisten Prozesse viel zu langsam ab, als dass man sie während eines Menschenlebens beobachten könnte. „SAO 244567 bildet eine Ausnahme. Er ist eines der seltenen Beispiele von Sternen, die es uns erlauben, die Sternentwicklung in Echtzeit mitzuerleben“, erklärt Nicole Reindl.

Zwischen 1971 und 1990 hatte sich die Temperatur des Sterns verdoppelt, so Reindl. Der Stern sei dabei sogar so heiß geworden, dass es möglich gewesen sei zuzusehen, wie er seine früher abgestoßene Hülle ionisiert habe.

Dieser leuchtende Nebel ist seitdem aufgrund seiner Form als Stingray-Nebel bekannt – Stingray ist das englische Wort für Stachelrochen. Beobachtungen von SAO 244567 wurden über die vergangenen 45 Jahre aufgenommen. Während ihrer Doktorarbeit in Tübingen, die von der Astronomischen Gesellschaft als die beste 2015 im deutschsprachigen Raum erschienene Doktorarbeit ausgezeichnet wurde, analysierte Reindl sämtliche Beobachtungen von SAO 244567, die über die letzten Jahrzehnte aufgenommen wurden.

Sie fand dabei heraus, dass der Stern 2002 seine Höchsttemperatur von 60.000 Kelvin erreicht haben muss, das waren 40.000 Kelvin mehr als noch 30 Jahre zuvor. „Der rasche Anstieg der Temperatur hätte sich leicht erklären lassen, wenn SAO 244567 anfangs die drei- oder vierfache Masse unserer Sonne gehabt hätte“, sagt Reindl. „Jedoch deuten sowohl die relativ hohe Oberflächenschwerebeschleunigung als auch die chemische Zusammensetzung des Sterns klar auf eine Anfangsmasse von nur etwa einer Sonnenmasse hin.“ Sterne mit solch geringer Masse entwickelten sich normalerweise jedoch auf sehr viel längeren Zeitskalen, weshalb Astronomen die schnelle Aufheizung von SAO 244567 für Jahrzehnte ein Rätsel blieb.

2014 schlugen Reindl und ihr Team eine Theorie vor, die zugleich die schnelle Entwicklung wie auch die geringe Masse des Sterns erklären könnte. Sie spekulierten damals, dass ein sogenannter später thermischer Puls – eine erneute Zündung der Heliumschale, die sich außerhalb des Sternenkerns befindet – die rasche Erhitzung verursacht hat. Dieses Szenario machte klare Vorhersagen über die weitere Entwicklung des Sterns: Wäre diese Heliumfusion wirklich vor Kurzem entfacht worden, dann würde dies den Stern dazu bringen, sich wieder abzukühlen und zu expandieren. Er würde sozusagen in eine frühere Lebensphase wiedergeboren. Falls nicht, hätte sich der Stern weiter aufheizen und kontrahieren müssen, bis schließlich seine nuklearen Brennvorräte aufgebraucht gewesen wären. In diesem Fall hätte er als Weißer Zwerg geendet.

Um ihre Theorie über den späten thermischen Puls zu belegen, nahm Reindl neue Daten mit dem Cosmic Origins Spektrograph (COS) an Bord des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops auf. Die Analyse dieser Spektren erfolgte mit einem Tübinger Computer-Programm, das über Jahrzehnte entwickelt wurde und Modelle von Sternatmosphären berechnet. Es ermöglichte, die Eigenschaften heißer Sterne genau zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Analyse bestätigte nun das in der Theorie vorhergesagte Entwicklungsszenario: Die Temperatur von SAO 244567 hat deutlich abgenommen, und der Stern hat sich ausgedehnt. „Der Zentralstern des Stingray-Nebels ist nicht das einzige Beispiel für einen sich schnell entwickelnden, wiedergeborenen Stern. Jedoch ist es das erste Mal, dass ein solcher Stern in dieser speziellen Phase beobachtet wurde“, erläutert die Astronomin. Allerdings ließen sich mit den bisherigen Rechnungen zur Sternentwicklung noch nicht alle Aspekte des Verhaltens von SAO 244567 erklären. Reindl stellt klar: „Wir brauchen verbesserte Rechnungen, um die genaue Natur von SAO 244567 zu entschlüsseln. Darüber könnten wir nicht nur mehr über diesen Stern erfahren, sondern generell über die Entwicklung von Zentralsternen planetarischer Nebel.“

Publikation:
Nicole Reindl, T. Rauch, M. M. Miller Bertolami, H. Todt, K. Werner: Breaking news from the HST: The central star of the Stingray Nebula is now returning towards the AGB. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (in press).

Kontakt:
Dr. Nicole Reindl
Ehemals Universität Tübingen
University of Leicester
Department of Physics and Anstronomy
Telefon +44 (0)116 223 1385
E-Mail nr152[at]le.ac.uk

Dr. Karl Guido Rijkhoek | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften