Wissenschaftler entdecken einen neuen Typ eines pulsierenden Sterns

Wissenschaftler können aufgrund des Licht das ein Stern abstrahlt, viel über ihn erzählen. Die Farbe zum Beispiel offenbart seine Oberflächentemperatur und seine Elemente in und um ihn. Die Helligkeit korreliert mit der Masse des Sterns und bei vielen Sterne schwankt die Helligkeit wie bei einer flackernden Kerze.

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Thomas Kupfer vom Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara, entdeckte kürzlich eine neue Klasse pulsationsveränderlicher Sterne, deren Helligkeit sich alle fünf Minuten ändert. Ihre Ergebnisse erschienen in The Astrophysical Journal Letters.

„Viele Sterne pulsieren, auch unsere Sonne tut dies, allerdings in einem sehr kleinem Maßstab“, sagte Kupfer. Ein echter pulsationsveränderlicher Stern kann etwa 10 % in seiner Helligkeit variieren, und zwar aufgrund von periodischem Wechsel von Temperatur oder Radius, oder von beidem. „Bei den größten Helligkeitsänderungen handelt es sich normalerweise um Größenveränderungen des Sterns, die sozusagen „ein- und ausatmen“ wenn sich die Größe des ganzen Sterns ändert“, erklärte er. Durch eingehende Untersuchungen der Pulsationen können Wissenschaftler die inneren Eigenschaften dieser Sterne kennen lernen.

Zunächst suchten Kupfer und seine Kollegen vom Caltech in den Daten vom Zwicky Transient Facility, einer Himmelsdurchmusterung am Palomar Observatorium in der Nähe von San Diego, nach Doppelsternen mit Perioden von weniger als einer Stunde. Vier fielen wegen großer Helligkeitsänderungen innerhalb von wenigen Minuten auf. Folgebeobachtungen bestätigten schnell, dass es sich tatsächlich um pulsationsveränderliche Sterne und nicht um Doppelsterne handelte.

In Zusammenarbeit mit seinen Kollegen hat Kupfer die herausragenden Sterne nun als heiße pulsierende Unterzwerge identifiziert. Ein Zwergstern hat etwa ein Zehntel des Sonnendurchmessers und eine Masse zwischen 20 und 50% der Sonnenmasse. Sie sind unglaublich heiß, bis zu 50.000 Grad Celsius. „Diese Sterne haben mit Sicherheit den gesamten Wasserstoff in ihrem Kern zu Helium verschmolzen, was erklärt, warum sie so klein sind und so schnell oszillieren können“, sagte Bildsten, Direktor vom Kavli Institute for Theoretical Physics.

Die Entdeckung kam überraschend. Wissenschaftler haben die Existenz dieser Objekte nicht vorhergesagt, erklärte Kupfer, aber im Nachhinein passen sie gut zu den aktuellen Modellen der Sternevolution.

Aufgrund der geringen Masse der Sterne glaubt das Team, dass sie als typische sonnenähnliche Sterne entstanden sind, die in ihrem Kern Wasserstoff zu Helium verschmolzen. Nachdem der Wasserstoff im Kern erschöpft war, dehnten sich die Sterne zu Roten Riesen aus. Normalerweise erreicht ein Stern in diesem Stadium seinen größten Radius und beginnt tief im Inneren mit der Fusion von Helium. Die Wissenschaftler glauben jedoch, dass bei diesen neu entdeckten Sternen ihr äußeres Material von einem Begleiter "gestohlen" wurde, bevor das Helium heiß und dicht genug war um zu fusionieren.

In der Vergangenheit wurden heiße Unterzwerge fast immer mit Sternen in Zusammenhang gebracht, die zu Roten Riesen wurden. Sie verschmolzen Helium in ihrem Kern und haben dann ihre äußeren Schichten an einen Begleiter verloren.

Die Pulsationen der Sterne ermöglichen den Wissenschaftlern, ihre Masse und Radien zu untersuchen und diese Messungen mit Sternmodellen zu vergleichen, was früher nicht möglich war. „Wir konnten die schnellen Pulsationen verstehen, indem wir sie mit theoretischen Modellen massenarmer Kerne aus relativ kaltem Helium abglichen “, sagte Bauer vom Department of Physics, University of California, Santa Barbara.

Kupfer glaubt, dass Himmelsdurchmusterungen wie Zwicky Transient Facility in Zukunft noch viele unerwartete Entdeckungen bringen werden.

4. August 2019/SP
Verein Kuffner-Sternwarte