Ursprung von Überschallsternen in der Milchstraße entdeckt

Das Technion Institute of Technology (Israel) hat gerade die Entdeckung des Ursprungs einiger der schnellsten Sterne bekannt gegeben, die je beobachtet wurden – Überschall-Weiße Zwerge, von denen sich einige sogar in unserer eigenen Milchstraße befinden.

Weiße Zwerge sind extrem heiße und dichte Kerne von etwa der Größe der Erde, die nach dem Absterben eines Sterns übrig bleiben. Bewegen sich diese Weißen Zwerge mit extrem hoher Geschwindigkeit durch den Weltraum, spricht man von „hyperschallschnellen Weißen Zwergen“. Was sie zu solchen Geschwindigkeiten veranlasst, war vor dieser neuesten Forschung ein Rätsel.

Unter der Leitung von Dr. Hila Glanz vom Technion führte das internationale Team 3D-Simulationen der Verschmelzung zweier seltener Weißer Zwerge durch – derjenigen, die Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff enthalten (HeCO-WDs). Mithilfe hydrodynamischer Modelle simulierten die Wissenschaftler die Wechselwirkungen zwischen subatomaren Teilchen und dunkler Materie – der Komponente, die etwa 86 Prozent der Masse des Universums ausmacht.

Diese Simulationen zeigen, dass es bei der Kollision zweier HeCO-Weißer Zwerge zu einer gewaltigen Explosion kommt, die dazu führt, dass der kleinere Stern mit einer Geschwindigkeit herausgeschleudert wird, die hoch genug ist, um der Anziehungskraft der Milchstraße zu entkommen.

Konkret verformt sich der kleine Weiße Zwerg bei seiner Annäherung an den größeren Stern. Anschließend kollidiert er mit diesem und lässt dessen äußere Hülle explodieren, woraufhin es zu einer Explosion im Kern kommt. Dieser Prozess verwandelt den Haupt-Weißen Zwerg in eine Supernova vom Typ Ia und schleudert gleichzeitig den Kern des Nebensterns mit einer Geschwindigkeit von über 2.000 km/s heraus – viermal schneller als die Geschwindigkeit, die zum Entkommen aus der Milchstraße erforderlich ist.

„Zum ersten Mal zeigen wir einen klaren Weg auf, wie ein Überrest aus der Verschmelzung eines Weißen Zwergs Hyperschallgeschwindigkeiten erreichen kann, mit Eigenschaften, die denen heißer, dunkler Weißer Zwerge entsprechen, die im galaktischen Halo beobachtet werden“, betonte Dr. Glanz.

Die Entdeckung trägt nicht nur dazu bei, das Phänomen der „Runaway Stars“ zu entschlüsseln – Sterne, die schnell genug sind, um der Galaxie zu entkommen –, sondern eröffnet auch neue Perspektiven auf ungewöhnliche Supernovae vom Typ Ia, die schwächer als die Standardhelligkeit sind.

Da Supernovae vom Typ Ia als „kosmische Leuchttürme“ zur Messung der Entfernung und Expansionsrate des Universums verwendet werden, wird ein besseres Verständnis der Variationen dieses Phänomens den Wissenschaftlern dabei helfen, präzisere Berechnungen über das Universum und die Entstehungsgeschichte der Elemente anzustellen.

Das Phänomen der „Rotverschiebung“ – wenn die Wellenlänge des Lichts gestreckt wird, weil sich das Objekt, das das Licht aussendet, wegbewegt – ist ein wichtiges Instrument zur Messung der Expansionsrate des Universums, und Supernovae vom Typ Ia sind hierfür das Standardmessinstrument.

Co-Autor Professor Hagai Perets sagte: „Diese Entdeckung hilft nicht nur, den Ursprung von Überschallsternen zu erklären, sondern öffnet auch die Tür zur Beobachtung bisher unbekannter Arten von Sternexplosionen.“

Im Gegensatz zu früheren Studien, die lediglich 2D-Simulationen verwendeten, wurde hier erstmals ein 3D-Modell angewendet, um den gesamten Prozess von Sternverschmelzungen und -auswürfen zu verfolgen. Dies ermöglicht dem Team, den Entstehungsprozess von Überschall-Weißen Zwergen, insbesondere bekannter Sterne wie J0546 und J0927, die ungewöhnliche Temperaturen, Helligkeiten und Geschwindigkeiten aufweisen, genauer zu beschreiben.

Dr. Glanz behauptet, dass diese Forschung nicht nur das Rätsel der „außer Kontrolle geratenen“ Sterne löst, sondern auch einen neuen Weg für die Entstehung schwacher und ungewöhnlicher Supernovae vom Typ Ia öffnet.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht./.

(TTXVN/Vietnam+)

Quelle: https://www.vietnamplus.vn/phat-hien-nguon-goc-nhung-ngoi-sao-lao-voi-toc-do-sieu-thanh-trong-dai-ngan-ha-post1059911.vnp