Explodierter Stern sorgt für Überraschungen

XMM-Newton vermittelt neue Einblicke in Sternenexplosionen
XMM-Newton vermittelt neue Einblicke in Sternenexplosionen
22 Oktober 2002

Neue Daten des Röntgensatelliten XMM-Newton der Europäischen Weltraumagentur ESA offenbaren Verblüffendes: Ein 1998 explodierter Stern hat sich wesentlich schneller erholt als angenommen. Nur vier Jahre nach einem Novaausbruch zeigt sich der Weiße Zwerg wieder so, als sei nie etwas vorgefallen.

Wenn ein Stern von der Größe unserer Sonne seinem Ende entgegengeht, schrumpft er zu einem extrem massereichen Winzling zusammen. Sein Kernbrennstoff ist nahezu aufgebraucht und seine starke Anziehungskraft sorgt dafür, dass er unter dem eigenen Gewicht zusammenbricht. Die sterbende Sonne wird bei gleichbleibender Masse immer stärker komprimiert, bis sie schließlich nur noch etwa so groß ist wie die Erde. Ein superdichter so genannter Weißer Zwerg entsteht.

Eine verhängnisvolle Partnerschaft

Führen Weiße Zwerge im Universum ein Singledasein, dann glühen diese Winzlinge über Jahrmilliarden langsam aus. Stehen sie jedoch sehr dicht bei einem anderen, jüngeren Stern, so kann sich zwischen den beiden ungleichen Partnern eine verhängnisvolle Affäre anbahnen: Der Weiße Zwerg entzieht seinem Nachbarstern Materie, saugt Wasserstoff und Helium ab. Wegen der hohen Gravitation bildet sich dabei um den Zwerg eine sehr dichte Gashülle, die sich durch Reibung und den hohen Druck extrem aufheizt. Ist schließlich ein kritischer Punkt erreicht, dann zündet das Gas in einer gewaltigen thermonuklearen Explosion. Das Doppelsternsystem flammt in einer so genannten Nova auf. Der Weiße Zwerg wird dabei nicht zerstört, aber der Zufluss von Materie vom großen Partnerstern wird unterbrochen.

Weißer Zwerg im Fadenkreuz

Wie schnell erholt sich ein Stern nach einem Novaausbruch?

Zwei spanische Astronominnen haben mit dem ESA-Röntgenobservatorium XMM-Newton einen Weißen Zwerg unter die Lupe genommen, dessen Aufflammen als Nova V2487 Ophiuchi 1998 beobachtet wurde. Im renommierten Fachmagazin „Science“ berichten Margarita Hernanz und Gloria Sala vom Institut d’Estudis d’Espaciales de Catalunya in Barcelona von einer überraschenden Entdeckung: Der sterbende Zwerg hat sich wesentlich schneller erholt, als aufgrund wissenschaftlicher Modelle zu erwarten gewesen wäre. „Augenscheinlich verstehen wir noch immer nicht genau, wie die Sterne ihre Masse verlieren und sich das auf Nova-Explosionen auswirkt“, schreiben die Forscherinnen. Bereits knapp drei Jahre nach der Explosion hat der weiße Winzling wieder angefangen, seinem Partnerstern Materie zu entziehen und sich erneut eine Hülle aus geraubtem Gas zuzulegen. Damit ist höchstwahrscheinlich der Grundstein für einen weiteren Novaausbruch gelegt.

Mit Hilfe von XMM-Newton beobachteten Hernanz und Sala die von der Ophiuchi-Nova nach 1998 emittierte weiche Röntgenstrahlung, die durch nukleare Verbrennung von Wasserstoff entsteht. So konnten sie feststellen, dass der Verbrennungsprozess schon 2,7 Jahre nach dem Ausbruch der Nova zum Erliegen kam. Gleichzeitig registrierte das ESA-Observatorium harte Röntgenstrahlung, die entsteht, wenn Materie angezogen wird. „Wir haben zweifelsfrei das Wiedereinsetzen des Materiezuflusses zu einem Weißen Zwerg beobachtet, nur 1000 Tage, nachdem dieser als Nova aufgeflammt ist“, so Hernanz.

Kollege Zufall liefert Daten

Bei ihrer Arbeit kam den Forscherinnen ein glücklicher Zufall zu Hilfe: Bei der Auswertung von Himmelsbildern des Röntgensatelliten ROSAT aus den 90er Jahren stellten sie fest, dass der Weiße Zwerg und sein Begleitstern bereits 1990 aufgenommen wurden, lange vor dem Novaausbruch. Damit ist V2487 Ophiuchi die erste Nova, die vor und nach dem Ausbruch im Röntgenlicht beobachtet wurde. Wissenschaftler hoffen nun, anhand der Daten den Zyklus besser verstehen zu können, den Weiße Zwerge in Doppelsternsystemen durchlaufen, bis sie in einer Nova explodieren.

Chemiefabriken im All

Derzeit wertet Hernanz Datenmaterial von XMM-Newton über eine weitere Nova aus. Neue Erkenntnisse über Novae können beispielsweise helfen, genauer zu verstehen, wie es zur heutigen chemischen Zusammensetzung unserer Galaxie kam. „Zwar haben Novae keinen so wesentlichen Einfluss auf den chemischen Entwicklungsprozess unserer Galaxie wie die Supernovae, sie sind aber wichtig, weil sie bestimmte chemische Elemente produzieren, die andere Himmelkörper nicht erzeugen können“, so Hernanz. Ihre Arbeit bedeutet auch für das ESA-Röntgenobservatorium einen Erfolg. „Eine hochwertige Arbeit wie diese belegt, dass XMM-Newton genau das leistet, was es leisten soll, die Grenzen der Röntgenastronomie neu definiert und die Tür zu neuen Entdeckungen aufstößt“, so Fred Jansen, der als Projektwissenschaftler für XMM-Newton zuständig ist.

Aber Fernanda Hernanz ist schon längst unterwegs in die Zukunft. Sie hat bereits das nächste Werkzeug im Auge, mit dem sie den Rätseln der Novae auf den Grund gehen will, diesmal im Licht der Gammastrahlung: „Einige der radioaktiven Elemente, die offenbar durch Novae produziert werden, strahlen im Gamma-Bereich. Es wäre toll, wenn wir diese Elemente mit INTEGRAL aufspüren und so unsere Annahmen überprüfen könnten.“

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