Stern, 1.500 Mal größer als die Sonne, durchläuft eine schnelle Metamorphose und könnte explodieren

Einer Studie zufolge könnte WOH G64 , einer der massereichsten Sterne, die je identifiziert wurden, „eine plötzliche, aber sanfte Veränderung seiner Natur durchmachen“.

Diese Veränderung des extrem roten Überriesen, der Teil der Großen Magellanschen Wolke (LMC) ist, scheint sich in nur wenigen Jahren ereignet zu haben, was in kosmischen Maßstäben einem Bruchteil einer Sekunde entspricht , und deutet darauf hin, dass das Objekt mit einem Radius von 1.540 Sonnenradien in einer Supernova explodieren könnte.

Die Supernova-Transformation, die sich in einer dramatischen Abfolge von Ereignissen abspielt , wird von der Erde aus als extrem heller Punkt in der Satellitengalaxie LMC selbst in einer Entfernung von etwa 160.000 Lichtjahren sichtbar sein.

Zu dieser Art der Explosion eines massereichen Sterns kommt es, wenn sein Kern in sich zusammenfällt, nachdem er sich in Eisen verwandelt hat. Das Phänomen geschieht im Bruchteil einer Sekunde und erreicht etwa 23 % der Lichtgeschwindigkeit .

Aus dem Kern fallende Materie erreicht extreme Dichten und erzeugt eine Stoßwelle, die sich nach außen ausbreitet, aber im Allgemeinen an Energie verliert und stagniert. Dabei wird jedoch eine riesige Masse an Neutrinos freigesetzt. Dabei handelt es sich um elementare subatomare Teilchen, die in den äußeren Schichten des kollabierten Kerns Energie freisetzen.

Bei diesem Vorgang verstärken sie die Energie der Stoßwelle und ermöglichen die Explosion der äußeren Schichten des Sterns. Die resultierende Leuchtkraft nimmt schnell zu und kann vorübergehend die Helligkeit einer ganzen Galaxie übertreffen.

Der plötzliche Wechsel des Sterns WOH G64

WOH G64 liegt etwa 160.000 Lichtjahre von der Erde entfernt und wurde ursprünglich 1981 in der Großen Magellanschen Wolke katalogisiert, einer Galaxie auf Kollisionskurs mit unserer Milchstraße. Der Stern ist einer der größten bekannten roten Überriesen, dessen Wasserstoffkern aufgebraucht ist.

Man geht davon aus, dass er 1.500 Mal so groß wie die Sonne ist und eine Instabilität aufweist, die den bis dahin schnellsten beobachteten Massenverlust verursacht. Mithilfe von Daten der VLT- und Magellan-Teleskope in Chile haben Astronomen die überraschende Ursache dieses turbulenten Verhaltens entdeckt.

Eine Spektralanalyse (Untersuchung des Lichts) zeigte, dass der Stern eine drastische Veränderung durchmachte: Seine Temperatur stieg von 3.000 °C auf fast 4.500 °C, wodurch sich sowohl seine sichtbare chemische Zusammensetzung als auch seine Farbe veränderte, die vom charakteristischen Rot zu bläulicheren Tönen überging.

Die Transformation war so signifikant, dass Co-Autorin Alceste Bonanos vom Nationalen Observatorium Athen in Griechenland dachte, sie würde den falschen Stern beobachten . „Das war der erste Hinweis, dass etwas vor sich ging“, sagte sie in einer Erklärung.

Da es keine kontinuierlichen Beobachtungen des Sterns gab, ist es noch nicht möglich, den genauen Zeitpunkt des Übergangs zu bestimmen. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass dies in einem astronomisch sehr kurzen Zeitraum von nur wenigen Jahren geschah.

Der Stern hat zwei drastische Veränderungen erfahren: Erstens eine Verkleinerung, da er jetzt etwa halb so groß ist wie zuvor. Auch die Helligkeit hat abgenommen: Das rote Licht hat jetzt nur noch etwa 1 % seiner ursprünglichen Helligkeit.

Steht das WOH G64 kurz vor der Supernova?

Die Autoren beobachteten zwischen 2009 und 2016 die Transformation von WOH G64 von einem roten Überriesen zu einem gelben Hyperriesen. Obwohl bereits Theorien darüber aufgestellt wurden, wurde die Metamorphose nie in Echtzeit dokumentiert .

Um die beim Hyperriesen beobachteten Veränderungen zu erklären, haben die Forscher zwei Theorien. Im ersten Teil schlagen sie vor, dass der Sternwind, ein Strom aus Partikeln, der aus dem Stern selbst austritt, seine äußeren Schichten in den Weltraum geschleudert haben könnte, wodurch er gefährlich instabil geworden ist.

Im zweiten Szenario könnten die äußeren Schichten des Sterns durch die Wechselwirkung mit einem anderen kosmischen Riesen abgetragen worden sein. Diese Hypothese impliziert, dass WOH G64 Teil eines Doppelsternsystems ist (zwei Sterne, die einander umkreisen).

Jacco van Loon von der Keele University, Leiter des ersten Teams, das einen Stern in einer anderen Galaxie abbildete , erklärt: „Wir wussten, dass das Verhalten von WOH G64 aufgrund der hohen Masseverlustrate nicht nachhaltig war, aber wir hatten nicht damit gerechnet, diese Transformation noch zu unseren Lebzeiten zu erleben.“

Roberta Humphreys, die wie van Loon nicht an der aktuellen Studie beteiligt war, schlägt eine merkwürdige Alternative vor. Für die Sternastrophysiker der University of Minnesota in den USA war WOH G64 schon immer ein gelber Hyperriese, er schien bislang jedoch ein roter Überriese zu sein.

Die Wahrheit ist, dass die evolutionäre Natur von WOH G64, ob rot oder gelb, in wissenschaftlichen Kreisen weiterhin hitzige Debatten auslöst. Wir müssen fragen: Wie genau ist der Entwicklungsstand dieses Sterns? Steht er kurz davor, eine Supernova zu werden? Humphreys fragte New Scientist.

Im nächsten Jahr wird Bonanos‘ Team WOH G64 weiterhin regelmäßig mit dem VLT-Teleskop überwachen. Schließlich handelt es sich hierbei um eine einmalige Gelegenheit, die letzten Stadien des Lebens eines massereichen Sterns zu beobachten und zu dokumentieren.

Die Studie wird derzeit bei Nature Portfolio einem Peer-Review unterzogen.

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