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NOVAE
Neue Klasse explodierender Sterne
von Stefan Deiters
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14. Mai 2007

Dank gründlicher Beobachtungen mit dem europäischen Röntgenteleskop XMM-Newton haben Astronomen in unserer Nachbargalaxie Andromeda einen ganz neuen Typ von Nova-Explosionen entdeckt. Die neue Klasse ist nur vergleichsweise kurz zu beobachten und daher bisher übersehen worden. Bei Novae handelt es sich um Explosionen auf der Oberfläche eines Weißen Zwergsterns.

M31

Kombinierte Aufnahme von Beobachtungen des Zentrums der Andromeda-Galaxien (M 31) durch XMM-Newton von 2000 bis 2004. Zehn Novae sind auf diesem Bild markiert. Bild: W. Pietsch (MPE Garching), ESA/XMM Newton
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Nova-Explosionen bereiten Astronomen immer noch Kopfzerbrechen: "Diese Ausbrüche zu modellieren ist äußerst schwierig", meint auch Wolfgang Pietsch vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München. Doch gemeinsam mit Kollegen und mit Hilfe der Röntgenteleskope XMM-Newton und Chandra hat Pietsch in den letzten Jahren wertvolles Datenmaterial gesammelt, das den Wissenschaftlern helfen könnte, die Nova-Explosionen besser zu verstehen.

Die Wissenschaftler hatten mit Chandra und XMM zwischen Juli 2004 und Februar 2005 das Zentrum der Andromeda-Galaxie anvisiert und dort nach Nova-Explosionen Ausschau gehalten. Sie stellten fest, dass von den 34 Novae, die in Andromeda im Jahr zuvor explodiert waren, noch elf Röntgenstrahlen aussandten. "Röntgenstrahlen sind für die Untersuchung von Novae sehr wichtig", so Pietsch, "durch sie bekommen wir einen Blick auf die Atmosphäre des Weißen Zwergsterns."

Bei Weißen Zwergen handelt es sich um die ausgebrannten glühenden Überreste eines Sterns, der vielleicht einmal so groß war wie unsere Sonne oder ein wenig größer. Auch unsere Sonne wird in einigen Milliarden Jahren als Weißer Zwergstern enden. Obwohl Weiße Zwerge etwas weniger Masse haben können als unsere Sonne, vereinigen sie diese Masse in einem Objekt, dass kaum größer als die Erde ist.

Befinden sich solche Weißen Zwerge in einem Doppelsternsystem und ist der andere Partner ein normaler Stern, kann die hohe Anziehungskraft des Weißen Zwergs dazu führen, dass dieser seinen Begleiter kannibalisiert, also Gas von dem anderen Stern absaugt. Dieses Material lagert sich auf der Oberfläche des Weißen Zwerges ab, bis eine so hohe Dichte erreicht ist, dass es zu einer nuklearen Explosion kommt, die allerdings nicht stark genug ist, um den Weißen Zwergstern zu zerstören.

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Die so entstehende Nova ist im sichtbaren Bereich des Lichtes für einige Hundert Tage zu sehen. Im Röntgenbereich wird die Nova erst sichtbar, wenn dass ins All geschleuderte Material ein wenig dünner wird. Durch die Röntgenstrahlen können Astronomen in die Atmosphäre des Weißen Zwergs schauen, in der es zu nuklearen Fusionsprozessen kommt. Ist das Material dort verbraucht, erlischt die Röntgenstrahlung. Ermittelt man also die Dauer der Röntgenausstrahlung einer Nova, lässt sich bestimmen, wie viel Material sich nach Ende der Nova noch auf der Oberfläche des Weißen Zwergs befand.

Für das Verständnis von Novae ist also das Sichtbarwerden einer Nova im sichtbaren Bereich des Lichtes, sowie das Sichtbarwerden und Verlöschen im Röntgenbereich von Bedeutung. Diese Daten lassen sich theoretisch mit Computermodellen berechnen und dann mit den durch Beobachtungen gefundenen Werten vergleichen. Stimmen die Zahlen überein, hofft man gemeinhin, dass man etwa über die Vorgänge rund um eine Nova verstanden hat.

Während die Astronomen nun in der Andromeda-Galaxie das Sichtbarwerden und Verlöschen von Novae im Röntgenbereich überwachten, machten sie eine wichtige Entdeckung: Einige Novae zeigten nur wenige Monate eine Röntgenausstrahlung und verloschen sehr schnell wieder. "Das ist eine neue Klasse von Novae", erläutert Pietsch die Signifikanz der Entdeckung. "Bislang hat man diese Novae vermutlich übersehen, da man bei früheren Untersuchungen nur im Abstand von sechs Monaten oder so beobachtet hat. In diesem Zeitraum kann eine solche Nova aber bereits erschienen und wieder verschwunden sein."

Außerdem konnten die Wissenschaftler bestätigen, dass einige Novae sehr viel länger Röntgenstrahlen aussenden: So entdeckte XMM-Newton sieben Novae, die selbst zehn Jahre nach der Nova-Explosion noch Röntgenstrahlen aussandten. Diese sehr unterschiedlich Längen der Röntgenausstrahlung erklären sich die Forscher mit den Unterschieden in der Masse des jeweiligen Weißen Zwergsterns. Die schnellsten Novae, so die Annahme, kommen von Weißen Zwergen mit sehr großer Masse.

Weitere Daten sollen neue Beobachtungen mit Chandra und XMM-Newton bringen: Pietsch und seine Kollegen wollen ab November die Novae in M31 über einen Zeitraum von mehreren Monaten jeweils alle zehn Tage beobachten. 

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siehe auch
RS Ophiuchi: Explosion auf einem toten Stern - 25. Juli 2006
Fornax: Nova-Explosionen in weiter Ferne - 3. August 2000
Links im WWW
XMM-Newton
The Chandra X-ray Observatory
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