Astronomen entdecken Vierfachsterne, die Supernova-Explosionen auslösen können

Ein 2017 entdecktes und kürzlich am Mt.-John-Observatorium der Universität von Canterbury beobachtetes Vierfachsternsystem könnte einen neuen Kanal darstellen, durch den thermonukleare Supernova-Explosionen im Universum auftreten können, so die in veröffentlichten Ergebnisse Naturastronomie heute (13. Mai) von einem internationalen Team von Astronomen.

Das seltene doppelte Doppelsternsystem HD74438 wurde im Sternbild Vela im Jahr 2017 mithilfe der Gaia-ESO-Durchmusterung entdeckt, die mehr als 100.000 Sterne in unserer Milchstraße charakterisierte.

Folgebeobachtungen von HD 74438 wurden über mehrere Jahre durchgeführt, um die Umlaufbahnen der Sterne im Vierfachsternsystem genau zu verfolgen. Die Beobachtungen wurden mit hochauflösenden Spektrographen am Mount-John-Observatorium der Universität Canterbury in Neuseeland und am Southern African Large Telescope in Südafrika gemacht.

Die Astronomen konnten feststellen, dass dieses Sternenquadrupel aus vier gravitativ gebundenen Sternen besteht: einem kurzperiodischen Doppelstern, der einen anderen kurzperiodischen Doppelstern auf einer längeren Umlaufzeit umkreist (2+2-Konfiguration).

Das Quadrupelsystem ist ein Mitglied des jungen offenen Sternhaufens IC 2391 und ist damit das jüngste (nur 43 Millionen Jahre alte) spektroskopische Quadrupel, das bisher in der Milchstraße entdeckt wurde, und gehört zu den Quadrupelsystemen mit der kürzesten äußeren Umlaufzeit ( sechs Jahre).

In dem Naturastronomie In ihrem heute veröffentlichten Artikel haben die Autoren gezeigt, dass die Gravitationseffekte des äußeren Binärsystems die Umlaufbahnen des inneren Binärsystems verändern, wodurch es exzentrischer wird. Hochmoderne Simulationen der zukünftigen Entwicklung dieses Systems zeigen, dass eine solche Gravitationsdynamik zu einer oder mehreren Kollisionen und Verschmelzungsereignissen führen kann, die evolvierte tote Sterne (Weiße Zwerge) mit Massen knapp unterhalb der Chandrasekhar-Grenze erzeugen. Als Ergebnis von Massentransfer oder Verschmelzungen können diese weißen Zwergsterne eine thermonukleare Supernova-Explosion hervorrufen.

Zu den an dieser Studie beteiligten Astronomen gehören der Direktor des Mt.-John-Observatoriums der Universität von Canterbury, außerordentliche Professorin Karen Pollard von der School of Physical and Chemical Sciences der Universität Canterbury; UC-Alumni Dr. C. Clare Worley und Professor Gerry Gilmore (der erste UC-Student, der in Astronomie promoviert hat), beide vom Institute of Astronomy, Cambridge University, UK

Laut Associate Professor Pollard wurden hochpräzise und hochauflösende spektroskopische Beobachtungen mit dem Hercules-Spektrographen am 1,0-m-McLellan-Teleskop am Mt.-John-Observatorium der Universität von Canterbury in Tekapo gemacht.

„Ein Stern wie unsere Sonne wird sein Leben als kleiner dichter toter Stern beenden, der als Weißer Zwerg bekannt ist, und die Masse der Weißen Zwerge kann die sogenannte Chandrasekhar-Grenze (etwa das 1,4-fache der Sonnenmasse) nicht überschreiten“, sagte sie sagt. „Wenn dies der Fall ist, kann es aufgrund von Massentransfer- oder Verschmelzungsereignissen kollabieren und eine thermonukleare Supernova erzeugen. Interessanterweise wird heute vermutet, dass 70 bis 85 Prozent aller thermonuklearen Supernovae aus der Explosion von Weißen Zwergen mit Sub-Chandrasekhar-Massen resultieren. Als Ergebnis von Massentransfer oder Verschmelzungen können diese weißen Zwergsterne als thermonukleare Supernova-Explosion explodieren.“

Die Entwicklung von Sternquadrupeln wie HD 74438 stellt somit einen neuen vielversprechenden Kanal dar, um thermonukleare Supernova-Explosionen im Universum zu bilden, sagt Associate Professor Pollard.

Heute wird anerkannt, dass Doppelsterne bei einer Vielzahl von astrophysikalischen Ereignissen eine wichtige Rolle spielen, und Verschmelzungen von Doppelsternen sind die Ursache für die jüngste Detektion von Gravitationswellenemission. Doppelsterne ermöglichen es uns auch, grundlegende Sternparameter wie Massen, Radien und Leuchtkräfte mit einer besseren Genauigkeit im Vergleich zu Einzelsternen abzuleiten. Sie stellen die Edelsteine ​​dar, auf die sich verschiedene astrophysikalische Themen stützen.

Sternquadrupel stellen nur einen marginalen Bruchteil (wenige Prozent) aller multiplen Systeme dar. Die komplexe Entwicklung solcher Vielfachen höherer Ordnung beinhaltet Massentransfer und Kollisionen, die zu Verschmelzungen führen, die auch mögliche Vorläufer thermonuklearer Supernovae sind. Diese Supernovae stellen Standardkerzen zur Festlegung der Entfernungsskala des Universums dar, auch wenn die Evolutionskanäle, die zu den Vorläufern solcher Supernova-Explosionen führen, immer noch heftig diskutiert werden.

Die Veröffentlichung „A spectroscopic quadruple as a possible progenitor of sub-Chandrasekhar type Ia supernovae“ wurde in veröffentlicht Naturastronomie.