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NEBEL
Gewaltiger Nebel um besonderes Sternpaar
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Innsbruck
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22. Dezember 2021

Die Amateurastronomie konnte einen wichtigen Beitrag zur Erforschung der Entwicklung von Doppelsternsystemen leisten: Auf alten Aufnahmen entdeckte ein Team einen bislang unbekannten Nebel. In dessen Zentrum fand sich ein Sternpaar, das von einer gemeinsamen Hülle umgeben ist. Sogar eine Verbindung zu einer historischen Nova könnte es geben.

Nebel

Entdeckungsbild des Nebels. Für dieses Bild mussten 120 Einzelaufnahmen kombiniert werden, um eine Gesamt- Belichtungszeit von 20 Stunden zu erhalten. Die Bilder wurden über mehrere Monate hinweg von Brasilien aus gemacht. Bild: Maicon Germiniani [Großansicht]

Erstmals ist es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ausgehend von einer Entdeckung durch wissenschaftliche Laien gelungen, einen Nachweis für eine voll entwickelte Hülle eines sogenannten "Common-Envelope-Systems" zu liefern, mit dem die Phase der gemeinsamen Hülle eines Doppelsternsystems gemeint ist.

"Gegen Ende ihres Lebens blähen normale Sterne sich zu roten Riesensternen auf. Da ein sehr großer Anteil von Sternen in Doppelsternen steht, beeinflusst dies die Entwicklung am Ende ihres Lebens", erklärt der Astrophysiker Stefan Kimeswenger vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck. "Denn bei engeren Doppelsternsystemen verschmilzt der sich aufblähende äußere Teil eines Sterns als gemeinsame Hülle um beide Sterne. Im Inneren dieser Hülle verhalten sich die Kerngebiete der beiden Gestirne aber praktisch ungestört und verfolgen ihre Entwicklung, als wären sie unabhängig voneinander."

 Bereits seit Längerem sind viele Sternsysteme bekannt, die aufgrund diverser chemischer und physikalischer Eigenschaften Überreste solcher Entwicklungen sein müssen. Auch Sternsysteme, die gerade erst eine gemeinsame Hülle entwickeln, wurden durch ihre besondere Helligkeit bereits entdeckt. Die voll entwickelte Hülle eines Common-Envelope-Systems und deren Abstoßung in den interstellaren Raum konnte jedoch bisher in dieser Form nicht beobachtet werden.

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"Gerade diese Hüllen sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Entwicklung von Sternen in ihrer Endphase. Darüber hinaus helfen sie uns, zu verstehen, wie sie den Raum mit schweren Elementen anreichern, die dann wiederum für die Entwicklung von Planetensystemen, wie auch unserem eigenen, wichtig sind", erklärt Kimeswenger. Zu entdecken sind solche galaktischen Nebel nicht so leicht: "Für moderne Teleskope sind sie zu groß und gleichzeitig sind sie sehr leuchtschwach. Außerdem ist ihre Lebensdauer, zumindest in kosmischen Zeitskalen betrachtet, eher gering. Sie beträgt nur wenige hunderttausend Jahre."

Genau hier kommt nun die Amateurastronomie ins Spiel und eine deutsch-französische Gruppe: In mühsamer Kleinarbeit hat sie in den mittlerweile digitalisierten Archiven historische Himmelsbilder nach unbekannten Objekten gesucht und schließlich ein Fragment eines Nebels auf Fotoplatten aus den 1980er-Jahren gefunden. Mit ihrem Fund kontaktierte die Gruppe wissenschaftliche Expertinnen und Experten, darunter auch das auf diesem Gebiet sehr erfahrene Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck.

Durch das Zusammentragen und Kombinieren von Beobachtungen der letzten 20 Jahre aus öffentlichen Archiven verschiedener Teleskope und mit den Daten von vier verschiedenen Weltraumsatelliten konnten die Forschenden in Innsbruck die erste Annahme, nämlich die Entdeckung eines Planetarischen Nebels, der durch die Überreste von sterbenden Sternen verursacht wird, ausschließen. Das enorme Ausmaß des Nebels wurde schließlich mithilfe von Vermessungen durch Teleskope in Chile ersichtlich, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den USA haben diese Beobachtungen mittels Spektrographen schließlich vervollständigt.

"Der Durchmesser der Hauptwolke ist mit 15,6 Lichtjahren fast eine Million Mal größer als der Abstand der Erde zur Sonne und viel größer als der Abstand unserer Sonne zu ihrem nächsten Nachbarstern. Aber auch Fragmente mit einer Ausdehnung von sogar 39 Lichtjahren wurden gefunden. Da das Objekt etwas über der Milchstraße liegt, konnte der Nebel sich weitestgehend ungestört von anderen Wolken im umliegenden Gas entwickeln", beschreibt Kimeswenger die Entdeckung.

Durch eine Kombination all dieser Informationen ist es nun gelungen, ein Modell des Objektes zu erstellen: Es besteht aus einem engen Doppelsternsystem eines 66.500 Grad heißen Weißen Zwergsterns und eines normalen Sterns mit einer Masse etwas unter der der Sonne. Beide umkreisen sich in nur acht Stunden und zwei Minuten und in einem Abstand von nur 2,2 Sonnenradien. Durch den geringen Abstand wird der nur etwa 4.700 Grad heiße Begleitstern an der dem Weißen Zwerg zugewandten Seite stark angeheizt, was zu extremen Erscheinungen im Spektrum des Sterns und zu sehr regelmäßigen Helligkeitsschwankungen führt.

Um beide Sterne befindet sich eine gigantische Hülle, die aus dem äußeren Material des Weißen Zwergs besteht. Dieses Material wurde vor etwa 500.000 Jahren in den Weltraum ausgeworfen. "Möglicherweise steht dieses System sogar mit einer von koreanischen und chinesischen Astronomen 1086 gemachten Nova-Beobachtung in Verbindung", spekuliert Kimeswenger. "Die Positionen der historischen Beobachtungen passen jedenfalls sehr gut mit jenen unseres hier beschriebenen Objekts überein.“

Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Forum
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siehe auch
Simulationen: Zwei Sterne und eine gemeinsame Hülle - 4. Februar 2016
Links im WWW
Kimeswenger, S. et al. (2021): YY Hya and its interstellar environment, A&A, 656, A145 (arXiv.org-Preprint)
Universität Innsbruck
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