RS OPHIUCHI
Explosion auf einem toten Stern
von Hans Zekl
für astronews.com
25. Juli 2006

Unabhängig von einander beobachteten mehrere Forscherteams aus Deutschland, Großbritannien und den USA Anfang des Jahres den erneuten Ausbruch der sich wiederholenden Nova RS Ophiuchi - mit teils überraschendem Ergebnis. Könnte RS Ophiuchi bald ein letztes Mal und dann als Supernova explodieren?

Ausdehnung der Explosionswolke von RS Ophiuchi am 21. (oben) und 27. Tag (unten) nach dem Ausbruch. Die Anzeichen für einen Jet, links im Bild vom 27. Tag, sind vorher noch nicht zu sehen. Bilder: Rupen, Mioduszewski & Sokoloski, NRAO / AUI / NSF

Manchen Sternen ist kein ruhiger Lebensabend beschieden - insbesondere dann, wenn ihr atomares Feuer eigentlich längst erloschen ist, sie sich aber in einer engen Umlaufbahn um einen wesentlich größeren Begleitstern befinden. Solch ein System bildet RS Ophiuchi im Sternbild Schlangenträger. Dort umkreisen sich gegenseitig ein Weißer Zwerg und ein Roter Riese. Der erste ist ein kleiner, sehr kompakter Stern mit dem Durchmesser der Erde. Die Materie in ihm ist derart stark zusammen gepresst, dass ein Teelöffel davon mehrere Tonnen wiegen würde.

Der Stern ist der Kern eines ehemaligen Roten Riesen, der seine äußere Hülle abgestoßen hat. Auf dieser Entwicklungsstufe befindet sich die zweite Komponente des System. Sie ist so ausgedehnt, dass ihre äußeren Bereiche nur schwach an den Stern gebunden sind. Im Falle von RS Ophiuchi befindet sich die Umlaufbahn des Weißen Zwerges sogar noch innerhalb dieser Hülle. Deshalb saugt dieser beständig Materie von dem Riesenstern ab und sammelt es auf seiner Oberfläche.

Doch funktioniert das nicht auf Dauer. An der Oberfläche des Zwergsterns herrscht eine starke Schwerkraft, die einen enormen Druck auf die angesammelte Materie ausübt. Irgendwann zündet dadurch explosionsartig eine atomare Kettenreaktion, die den Stern stark aufleuchten lässt und die Materie mit mehreren tausend Kilometern pro Sekunde wieder ins Weltall schleudert. Dieses Phänomen nennt man eine Nova und der Vorgang wiederholt sich immer wieder. Von RS Ophiuchi sind Ausbrüche aus den Jahren 1898, 1933, 1958, 1967 und 1985 bekannt.

Das jüngste Ereignis wurde am 12. Februar dieses Jahre von japanischen Astronomen beobachtet. Das war die Gelegenheit, mit den modernsten Teleskopen die dabei ablaufenden Vorgänge genauer zu untersuchen. Doch bedurfte es dazu eines Tricks. Das System ist immerhin 5.000 Lichtjahre entfernt und selbst die Saturnbahn erscheint dabei nur unter einem Winkel von einem fünfmillionstel Grad. Kein einzelnes Teleskop kann dies auflösen. Aber wenn man mehrere zu einem Interferometer zusammenschaltet, lassen sich Objekte wesentlich detaillierter untersuchen. Je größer die Abstände der Teleskope sind, umso feinere Strukturen werden erkennbar.

Sich wiederholende Novae strahlen besonders stark im Radiobereich, weil die Explosionswolke mit der Materie in der Hülle des Roten Riesen kollidiert und dabei Elektronen fast bis auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Bewegen diese sich durch ein Magnetfeld, so werden Radiowellen abgestrahlt, die von Radioteleskopen empfangen werden können. Glücklicherweise ist die Interferometertechnik gerade bei Radioteleskope besonders gut entwickelt.

Deshalb beobachteten die Forscher mit unterschiedlichen Radioteleskopsystemen den diesjährigen Ausbruch: Richard Porcas vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, der RS Ophiuchi schon während des letzten Ausbruchs untersuchte, koordinierte die Beobachtungen des European VLBI Networks (EVN), zu dem unter anderem Einrichtungen in Europa, China und Südafrika gehören. Dank besonders großer Geräte, ist es das empfindlichste System dieser Art. In Großbritannien kam MERLIN zum Einsatz, ein System aus sieben Radioteleskopen, die bis zu 217 Kilometer auseinander stehen.

Auf amerikanischer Seite wurde mit dem Very Long Baseline Array (VLBA) beobachtet, dessen zehn Geräte sich von Hawaii bis zu den Virgin Islands verteilen. Daneben wurden auch Messungen mit dem kleineren Very Large Array (VLA) in Neu-Mexiko in den USA durchgeführt. Parallel dazu beobachtete der Swift-Satellit ebenfalls den Ausbruch im Röntgenbereich. Die Wissenschaftler veröffentlichten nun ihre Ergebnisse in den Fachzeitschriften Nature und Astrophysical Journal Letters.

Schnell stellte sich heraus, dass die Explosion alles andere als gleichmäßig erfolgte. "Eine Woche nach unseren ersten Beobachtungen, kombinierten wir Teleskope in Europa mit zweien in China und einem anderen in Südafrika. Überrascht waren wir, als wir herausfanden, dass die Explosionswolke deformiert war. Unsere Beobachtungen in den folgenden Monaten zeigten, dass sie sich von einer ringförmigen Struktur in ein Gebilde verwandelte, dass wie eine Zigarre aussah. Wir haben noch eine Menge Arbeit vor uns, um die Ursache dafür herauszufinden. Entweder bildeten sich zwei entgegengesetzte Jets bei der Explosion oder die Atmosphäre des Roten Riesen verformte das ausgestoßene Material," fasste Richard Porcas die Ergebnisse zusammen.

Eine Frage interessiert die Astronomen besonders. Bis heute ist unklar, ob bei einer Nova die angesammelte Materie vollständig wieder ausgeschleudert wird oder ein Rest auf dem Weißen Zwerg zurück bleibt. Im letzteren Fall kann das Spiel aus Ansammlung und Explosion nicht beliebig lange weiter gehen. Wenn der Stern die 1,44-fache Masse unserer Sonnen angesammelt hat, ist die nukleare Kettenreaktion so heftig, dass der Stern dabei vollständig zerrissen wird. Eine Supernova vom Typ Ia entsteht, deren Licht über Milliarden Lichtjahre gesehen werden kann.

Diese Explosionen sind haben eine besondere Bedeutung in der Astronomie: Wenn nämlich alle Sterne bei der gleichen Masse explodieren, sollten sie alle gleich hell sein. Aus diesem Grund werden sie als so genannte Standardkerzen betrachtet. Aus ihren Beobachtungen lassen sich zahlreiche Daten über den Aufbau, die Entwicklung und Ausdehnung des Universum ableiten. Je besser man die zugrunde liegenden Prozesse versteht, umso genauer sind die Erkenntnisse über den Werdegang des Weltalls.