Künstlerische Darstellung der Explosion von RS Ophiuchi. klicken um zu vergrößern
Astronomen bemerkten kürzlich, dass der normalerweise dunkle Stern RS Ophiuchi so hell geworden war, dass er ohne Teleskop sichtbar war. Dieser weiße Zwergstern hat sich in den letzten 100 Jahren fünfmal so aufgehellt, und Astronomen glauben, dass er bald zu einem Neutronenstern zusammenbrechen wird. RS Ophiuchi befindet sich in einem binären System mit einem viel größeren roten Riesenstern. Die beiden Sterne sind so nah beieinander, dass sich der weiße Zwerg tatsächlich in der Hülle des roten Riesen befindet und etwa alle 20 Jahre aus ihm heraus explodiert.
Am 12. Februar 2006 berichteten Amateurastronomen, dass ein schwacher Stern im Sternbild Ophiuchus ohne Hilfe eines Teleskops plötzlich am Nachthimmel deutlich sichtbar geworden war. Aufzeichnungen zeigen, dass diese sogenannte wiederkehrende Nova, RS Ophiuchi (RS Oph), in den letzten 108 Jahren, zuletzt 1985, fünfmal diese Helligkeit erreicht hat. Die jüngste Explosion wurde von einer Armada von in beispiellosem Detail beobachtet Weltraum- und Bodenteleskope.
Professor Mike Bode von der John Moores University in Liverpool und Dr. Tim O’Brien vom Jodrell Bank Observatory werden heute (Freitag) auf dem RAS National Astronomy Meeting in Leicester die neuesten Ergebnisse vorstellen, die neue Erkenntnisse darüber liefern, was passiert, wenn Sterne explodieren.
RS Oph ist etwas mehr als 5.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es besteht aus einem weißen Zwergstern (dem superdichten Kern eines Sterns von etwa der Größe der Erde, der das Ende seiner Hauptphase der Wasserstoffverbrennung erreicht und seine äußeren Schichten abgeworfen hat) in enger Umlaufbahn mit viel größerer roter Riesenstern.
Die beiden Sterne liegen so nahe beieinander, dass wasserstoffreiches Gas aus den äußeren Schichten des roten Riesen durch seine hohe Schwerkraft kontinuierlich auf den Zwerg gezogen wird. Nach ungefähr 20 Jahren hat sich genug Gas angesammelt, dass auf der Oberfläche des Weißen Zwergs eine außer Kontrolle geratene thermonukleare Explosion auftritt. In weniger als einem Tag steigt seine Energieabgabe auf das 100.000-fache der Sonnenleistung, und das akkumulierte Gas (das Mehrfache der Masse der Erde) wird mit einer Geschwindigkeit von mehreren tausend km / s in den Weltraum ausgestoßen.
Fünf Explosionen wie diese pro Jahrhundert können nur erklärt werden, wenn sich der Weiße Zwerg in der Nähe der maximalen Masse befindet, die er haben könnte, ohne zusammenzubrechen und ein noch dichterer Neutronenstern zu werden.
Was bei RS Oph auch sehr ungewöhnlich ist, ist, dass der rote Riese enorme Mengen an Gas in einem Wind verliert, der das gesamte System umhüllt. Infolgedessen findet die Explosion auf dem Weißen Zwerg „in“ der erweiterten Atmosphäre seines Gefährten statt und das ausgestoßene Gas schlägt dann mit sehr hoher Geschwindigkeit hinein.
Innerhalb weniger Stunden nach der Meldung des jüngsten Ausbruchs von RS Oph an die internationale astronomische Gemeinschaft wurden Teleskope sowohl am Boden als auch im Weltraum in Aktion gesetzt. Dazu gehört der Swift-Satellit der NASA, mit dem, wie der Name schon sagt, schnell auf Dinge reagiert werden kann, die sich am Himmel ändern. Zu den Instrumenten gehört ein Röntgenteleskop (XRT), das von der University of Leicester entworfen und gebaut wurde.
"Wir haben anhand der wenigen Röntgenmessungen, die Ende des Ausbruchs von 1985 durchgeführt wurden, festgestellt, dass dies ein wichtiger Teil des Spektrums ist, um RS Oph so schnell wie möglich zu beobachten", sagte Professor Mike Bode von der Liverpool John Moores University, der die Beobachtungskampagne für den Ausbruch von 1985 und leitet nun das Swift-Follow-up-Team über die aktuelle Explosion.
„Die Erwartung war, dass sowohl im ausgestoßenen Material als auch im Wind des roten Riesen Schocks entstehen würden, mit anfänglich Temperaturen von bis zu 100 Millionen Grad Celsius - fast zehnmal so hoch wie im Kern der Sonne. Wir wurden nicht enttäuscht! “
Die ersten Beobachtungen von Swift, nur drei Tage nach Beginn des Ausbruchs, ergaben eine sehr helle Röntgenquelle. In den ersten Wochen wurde es noch heller und begann dann zu verblassen, wobei das Spektrum darauf hindeutete, dass sich das Gas abkühlte, obwohl es immer noch eine Temperatur von mehreren zehn Millionen Grad hatte. Dies war genau das, was erwartet wurde, als der Schock in den Wind des roten Riesen drückte und langsamer wurde. Dann geschah etwas Bemerkenswertes und Unerwartetes mit der Röntgenemission.
"Ungefähr einen Monat nach dem Ausbruch stieg die Röntgenhelligkeit von RS Oph sehr dramatisch an", erklärte Dr. Julian Osborne von der University of Leicester. "Dies lag vermutlich daran, dass der heiße weiße Zwerg, der immer noch Kernbrennstoff verbrennt, dann durch den Wind des roten Riesen sichtbar wurde.
„Dieser neue Röntgenfluss war extrem variabel und wir konnten Pulsationen sehen, die sich etwa alle 35 Sekunden wiederholen. Obwohl es noch sehr früh ist und noch Daten erfasst werden, besteht eine Möglichkeit für die Variabilität darin, dass dies auf die Instabilität der Kernbrennrate des Weißen Zwergs zurückzuführen ist. “
In der Zwischenzeit haben Observatorien, die bei anderen Wellenlängen arbeiten, ihre Programme geändert, um das Ereignis zu beobachten. Dr. Tim O'Brien vom Jodrell Bank Observatory, der seine Doktorarbeit über die Explosion von 1985 verfasst hat, und Dr. Stewart Eyres von der University of Central Lancashire leiten das Team, das die bislang detailliertesten Funkbeobachtungen einer solchen Explosion sicherstellt Veranstaltung.
"1985 konnten wir RS Oph erst fast drei Wochen nach dem Ausbruch beobachten und dann mit Einrichtungen, die weitaus weniger leistungsfähig waren als die, die uns heute zur Verfügung stehen", sagte Dr. O’Brien.
„Sowohl die Radio- als auch die Röntgenbeobachtungen vom letzten Ausbruch gaben uns verlockende Einblicke in das, was während der Entwicklung des Ausbruchs geschah. Darüber hinaus haben wir dieses Mal sehr viel fortschrittlichere Computermodelle entwickelt. Die Kombination der beiden wird zweifellos zu einem besseren Verständnis der Umstände und Folgen der Explosion führen.
"Im Jahr 2006 wurden unsere ersten Beobachtungen mit dem britischen MERLIN-System nur vier Tage nach dem Ausbruch gemacht und zeigten, dass die Funkemission viel heller als erwartet ist", fügte Dr. Eyres hinzu. „Seitdem hat es sich aufgehellt, verblasst und dann wieder aufgehellt. Da Radioteleskope in Europa, Nordamerika und Asien das Ereignis jetzt sehr genau überwachen, ist dies unsere bisher beste Chance, zu verstehen, was wirklich vor sich geht. “
Optische Beobachtungen werden auch von vielen Observatorien auf der ganzen Welt erhalten, einschließlich des Roboterteleskops Liverpool auf La Palma. Beobachtungen werden auch bei den längeren Wellenlängen des Infrarotteils des Spektrums durchgeführt.
"Mit dem Spitzer-Weltraumteleskop der NASA können wir zum ersten Mal die Auswirkungen der Explosion und ihre Folgen bei Infrarotwellenlängen aus dem Weltraum beobachten", sagte Professor Nye Evans von der Keele University, der das Infrarot-Follow-up-Team leitet.
„In der Zwischenzeit übertreffen die Beobachtungen, die wir bereits vom Boden aus vom britischen Infrarot-Teleskop auf dem Gipfel von Mauna Kea in Hawaii erhalten haben, die Daten, die wir während des Ausbruchs von 1985 hatten, bereits bei weitem.
„Der schockierte rote Riesenwind und das bei der Explosion ausgestoßene Material verursachen Emissionen nicht nur bei Röntgen-, optischen und Radiowellenlängen, sondern auch im Infrarot über koronale Linien (sogenannte, weil sie in der Sonne eine herausragende Rolle spielen) heiße Korona). Diese sind entscheidend für die Bestimmung der Häufigkeit der Elemente in dem bei der Explosion ausgestoßenen Material und für die Bestätigung der Temperatur des heißen Gases. “
Der 26. Februar 2006 war ein Höhepunkt der Beobachtungskampagne. In einem sicherlich einzigartigen Ereignis beobachteten vier Weltraumsatelliten sowie Funkobservatorien rund um den Globus RS Oph am selben Tag.
"Dieser Stern hätte zu keinem besseren Zeitpunkt für internationale boden- und weltraumgestützte Studien eines Ereignisses explodieren können, das sich jedes Mal geändert hat, wenn wir es betrachten", sagte Professor Sumner Starrfield von der Arizona State University, der die US-Seite der Zusammenarbeit leitet . "Wir sind alle sehr aufgeregt und tauschen jeden Tag viele E-Mails aus, um zu verstehen, was an diesem Tag passiert, und um dann das Verhalten am nächsten Tag vorherzusagen."
Es ist offensichtlich, dass sich RS Oph wie ein Supernova-Überrest vom Typ II verhält. Typ-II-Supernovae repräsentieren den katastrophalen Tod eines Sterns, der mindestens das Achtfache der Sonnenmasse beträgt. Sie werfen auch Material mit sehr hoher Geschwindigkeit aus, das mit ihrer Umgebung interagiert. Die vollständige Entwicklung eines Supernova-Überrests dauert jedoch Zehntausende von Jahren. In RS Oph findet diese Entwicklung buchstäblich vor unseren Augen statt, ungefähr 100.000 Mal schneller.
"Beim Ausbruch von RS Oph im Jahr 2006 haben wir die einmalige Gelegenheit, Dinge wie außer Kontrolle geratene thermonukleare Explosionen und die Endpunkte der Evolution von Sternen besser zu verstehen", sagte Professor Bode.
"Mit den Beobachtungsinstrumenten, die uns jetzt zur Verfügung stehen, sehen unsere Bemühungen vor 21 Jahren im Vergleich eher primitiv aus."
Originalquelle: RAS-Pressemitteilung
