Eta Carinae, das hellste und massereichste Sternsystem im Umkreis von 10.000 Lichtjahren, ist für eine gigantische Eruption bekannt, die Mitte des 19. Jahrhunderts mindestens das zehnfache der Sonnenmasse an Materie in den Weltraum schleuderte. Diese expandierende Wolke aus Gas und Staub, die Eta Carinae immer noch einhüllt, macht es zu dem einzigen bekannten Objekt dieser Art in unserer Milchstraßen-Galaxie. Eine Studie mit Archivdaten der Weltraumteleskope Hubble und Spitzer hat jetzt erstmals fünf ähnliche Objekte in anderen Galaxien gefunden.
„Die massereichsten Sterne sind immer selten, aber sie haben immense Auswirkungen auf die chemische und physikalische Entwicklung ihrer Heimatgalaxien“, sagte der leitende Wissenschaftler Rubab Khan, ein Postdoktorand am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland). Diese Sterne produzieren und verteilen große Mengen der chemischen Elemente, die für Leben unverzichtbar sind, und explodieren letztendlich als Supernovae.
Eta Carinae liegt etwa 7.500 Lichtjahre entfernt in Richtung des südlichen Sternbildes Carina (Kiel des Schiffs) und leuchtet fünf Millionen Mal heller als unsere Sonne. Das Doppelsternsystem besteht aus zwei massereichen Sternen in einem engen, 5,5 Jahre dauernden Orbit umeinander. Astronomen schätzen, dass der massereichere Stern etwa 90 Sonnenmassen besitzt, während der kleinere Begleiter mehr als 30 Sonnenmassen aufweisen könnte.
Als eines der nächstgelegenen Laboratorien für die Untersuchung massereicher Sterne war Eta Carinae seit seiner Eruption in den 1840er Jahren ein einzigartiger, wichtiger astronomischer Maßstab. Um zu verstehen, warum die Eruption stattfand und wie sie mit der Entwicklung massereicher Sterne zusammenhängt, brauchten Astronomen aber weitere Beispiele. Seltene Sterne während der kurzlebigen Auswirkungen eines starken Ausbruchs zu beobachten, gleicht dem Suchen einer Nadel im Heuhaufen, und vor Khans Studie wurde nichts gefunden, was mit Eta Carinae vergleichbar ist.
„Wir wussten, dass es dort draußen andere Beispiele gibt“, sagte Krzysztof Stanek, ein Professor für Astronomie an der Ohio State University in Columbus. „Es war nur eine Frage herauszufinden, wonach wir suchen mussten und es musste beständig sein.“
Khan arbeitete mit Scott Adams und Christopher Kochanek von der Ohio State University sowie George Sonneborn vom Goddard Space Flight Center zusammen. Sie entwickelten eine Art von optischem und infraroten Fingerabdruck für die Identifizierung möglicher Zwillinge von Eta Carinae.
In Gas, das von einem massereichen Stern abgestoßen wird, bildet sich Staub. Dieser Staub schwächt das ultraviolette und sichtbare Licht des Sterns ab, aber er absorbiert diese Energie und emittiert sie als Wärme in längeren, mittelinfraroten Wellenlängen. „Mit Spitzer sehen wir einen stetigen Anstieg der Helligkeit, der bei etwa drei Mikrometern beginnt und zwischen acht und 24 Mikrometern gipfelt“, erklärte Khan. „Durch Vergleichen dieser Emissionen mit der Abschwächung, die wir auf Hubbles optischen Bildern sehen, konnten wir feststellen, wie viel Staub vorhanden war und es mit der Menge vergleichen, die wir um Eta Carinae beobachten.“
Eine erste Durchmusterung von sieben Galaxien in den Jahren 2012-2014 erbrachte keine Zwillinge von Eta Carinae, was ihre Seltenheit unterstreicht. Sie identifizierte allerdings eine Klasse weniger massereicher und weniger heller Sterne von wissenschaftlichem Interesse, was demonstrierte, dass die Suche empfindlich genug war, um Eta-Carinae-ähnliche Sterne zu finden, wären sie dort vorhanden gewesen.
In einer nachfolgenden Durchmusterung im Jahr 2015 fand das Team zwei Kandidaten für Eta-Carinae-Zwillinge in der Galaxie M83, etwa 15 Millionen Lichtjahre entfernt, und jeweils einen in den Galaxien NGC 6945, M101 und M51, die zwischen 18 Millionen und 26 Millionen Lichtjahre entfernt sind. Diese fünf Objekte imitieren die optischen und infraroten Eigenschaften von Eta Carinae, was dafür spricht, dass jeder von ihnen sehr wahrscheinlich einen massereichen Stern enthält, der in 5-10 Sonnenmassen an Gas und Staub eingebettet ist. Weitere Studien werden Astronomen erlauben, ihre physikalischen Eigenschaften genauer zu bestimmen. Die Ergebnisse wurden der Ausgabe der Astrophysical Journal Letters vom 20. Dezember 2015 veröffentlicht.
Das James Webb Space Telescope (JWST) der NASA, dessen Start für Ende 2018 geplant ist, trägt ein Instrument, das ideal für weitergehende Untersuchungen dieser Sterne geeignet ist. Das Mid-Infrared Instrument (MIRI) besitzt eine zehnmal bessere Winkelauflösung als die Instrumente an Bord von Spitzer und ist am empfindlichsten bei den Wellenlängen, in denen Eta-Carinae-Zwillinge am hellsten leuchten. „Zusammen mit dem größeren Hauptspiegel des JWST wird MIRI Astronomen ermöglichen, diese seltenen stellaren Laboratorien besser zu erforschen und weitere Quellen in dieser faszinierenden Phase der Sternentwicklung zu finden“, sagte Sonneborn, der NASA-Projektwissenschaftler für das JWST. Es wird Beobachtungen mit dem JWST erfordern, um die Eta-Carinae-Zwillinge als echte Verwandte von Eta Carinae zu bestätigen.
Quelle: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/01/full/
(THK)
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