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 Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht
21.09.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht NOEMA: Halbzeit für das im Bau befindliche Superteleskop
20.09.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Tiefseebergbau: Forschung zu Risiken und ökologischen Folgen geht weiter

21.09.2018 | Geowissenschaften

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics