In diesem Sommer werden professionelle und Amateurastronomen auf der ganzen Welt ein kleines Sternbild tief am Nachthimmel im Blick haben. Doch es sind nicht die sieben Sterne der Corona Borealis, der „nördlichen Krone“, die diese Faszination geweckt haben.
An einem dunklen Fleck in ihrer Mitte könnte es zu einer bevorstehenden Nova kommen, die so hell sein wird, dass sie von der Erde aus mit bloßem Auge sichtbar ist.
„Es ist ein einmaliges Ereignis, das viele neue Astronomen hervorbringen wird. Es bietet jungen Menschen ein kosmisches Ereignis, das sie selbst beobachten, ihre eigenen Fragen stellen und ihre eigenen Daten sammeln können“, sagte Dr. Rebekah Hounsell, eine wissenschaftliche Assistentin, die sich am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, auf Nova-Ereignisse spezialisiert. „Es wird die nächste Generation von Wissenschaftlern antreiben.“
T Coronae Borealis, auch „Feuerstern“ genannt und unter Astronomen einfach als „T CrB“ bekannt, ist ein Doppelsternsystem in der nördlichen Krone, etwa 3.000 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das System besteht aus einem Weißen Zwerg – dem erdgroßen Überrest eines toten Sterns mit einer Masse, die mit der unserer Sonne vergleichbar ist – und einem alten Roten Riesen, dem durch die unerbittliche Schwerkraft seines hungrigen Nachbarn langsam der Wasserstoff entzogen wird.
Der Wasserstoff des Roten Riesen sammelt sich auf der Oberfläche des Weißen Zwergs an und verursacht Druck- und Hitzeanstieg. Schließlich löst dies eine thermonukleare Explosion aus, die groß genug ist, um das angesammelte Material wegzusprengen. Bei T CrB scheint sich dieses Ereignis im Durchschnitt alle 80 Jahre zu wiederholen.
Man sollte eine Nova nicht mit einer Supernova verwechseln, einer letzten, gewaltigen Explosion, die einige sterbende Sterne zerstört, sagte Hounsell. Bei einem Nova-Ereignis bleibt der Zwergstern intakt und schleudert das angesammelte Material in einem blendenden Blitz in den Weltraum. Der Zyklus wiederholt sich normalerweise im Laufe der Zeit, ein Prozess, der Zehntausende oder Hunderttausende von Jahren andauern kann.
„Es gibt einige wiederkehrende Novae mit sehr kurzen Zyklen, aber normalerweise erleben wir nicht oft einen wiederholten Ausbruch in einem Menschenleben und selten einen, der so relativ nah an unserem eigenen System stattfindet“, sagte Hounsell. „Es ist unglaublich aufregend, in der ersten Reihe dabei zu sein.“
Suche nach T Coronae Borealis
Die erste aufgezeichnete Sichtung der T-CrB-Nova erfolgte vor mehr als 800 Jahren, im Herbst 1217, als ein Mann namens Burchard, Abt von Ursberg in Deutschland, seine Beobachtung eines „blassen Sterns festhielt, der eine Zeit lang hell leuchtete“.
Die T-CrB-Nova wurde das letzte Mal 1946 von der Erde aus beobachtet. Ihr Verhalten im letzten Jahrzehnt scheint dem beobachteten Verhalten in einem ähnlichen Zeitraum vor dem Ausbruch von 1946 auffallend ähnlich zu sein. Wenn sich das Muster fortsetzt, könnte das Nova-Ereignis laut einigen Forschern bis September 2024 stattfinden.
Wonach sollten Sterngucker Ausschau halten? Die Nordkrone ist ein hufeisenförmiger Sternenbogen westlich des Sternbilds Herkules, der in klaren Nächten am besten zu erkennen ist. Man kann sie identifizieren, indem man die beiden hellsten Sterne der nördlichen Hemisphäre – Arktur und Wega – lokalisiert und eine gerade Linie von einem zum anderen zieht, die Himmelsbeobachter zu Herkules und der Nordkrone führt.
Der Ausbruch wird nur von kurzer Dauer sein. Nach dem Ausbruch wird er mit bloßem Auge knapp eine Woche lang sichtbar sein – aber Hounsell ist überzeugt, dass er ein beeindruckender Anblick sein wird.
Ein koordinierter wissenschaftlicher Ansatz
Dr. Elizabeth Hays, Leiterin des Labors für Astroteilchenphysik am NASA Goddard, stimmte dem zu. Sie sagte, dass ein Teil des Spaßes bei der Vorbereitung auf die Beobachtung des Ereignisses darin besteht, die Begeisterung der Amateur-Sterngucker zu sehen, deren Leidenschaft für extreme Weltraumphänomene dazu beigetragen hat, eine lange und für beide Seiten lohnende Partnerschaft mit der NASA aufrechtzuerhalten.
Sehen Sie, wie V407 Cyg zur Nova wird! In dieser Animation entstehen Gammastrahlen (magenta), wenn beschleunigte Partikel in der Stoßwelle der Explosion auf den Sternwind des Roten Riesen treffen. Bildnachweis: NASA/Conceptual Image Lab/Goddard Space Flight Center
„Bürgerwissenschaftler und Weltraumbegeisterte halten immer Ausschau nach diesen starken, hellen Signalen, die Nova-Ereignisse und andere Phänomene kennzeichnen“, sagte Hays. „Über soziale Medien und E-Mail senden sie sofort Warnmeldungen aus, und die Flagge wird gehisst. Wir zählen auch bei T CrB auf diese globale Community-Interaktion.“
Hays ist Projektwissenschaftler für das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA, das seit 2008 Gammastrahlenbeobachtungen aus einer niedrigen Erdumlaufbahn macht. Fermi ist bereit, T CrB zu beobachten, wenn der Nova-Ausbruch erkannt wird, zusammen mit anderen Weltraummissionen, darunter das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA, Neil Gehrels Swift Observatory, IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) und INTEGRAL (Extreme Universe Surveyor) der Europäischen Weltraumorganisation.
Zahlreiche erdgebundene Radioteleskope und optische Bildgeber, darunter das Very Large Array des National Radio Astronomy Observatory in New Mexico, werden ebenfalls teilnehmen. Gemeinsam werden die verschiedenen Teleskope und Instrumente Daten über das sichtbare und unsichtbare Lichtspektrum erfassen.
„Wir werden das Nova-Ereignis auf seinem Höhepunkt und während seines Abklingens beobachten, während die sichtbare Energie des Ausbruchs nachlässt“, sagte Hounsell. „Aber es ist ebenso wichtig, Daten während der frühen Phase des Ausbruchs zu erhalten – daher werden die Daten, die von den eifrigen Bürgerwissenschaftlern gesammelt werden, die jetzt nach der Nova Ausschau halten, unsere Erkenntnisse erheblich verbessern.“
Für Astrophysiker verspricht dies eine seltene Gelegenheit, neues Licht auf die Struktur und Dynamik wiederkehrender Sternexplosionen wie dieser zu werfen.
„Normalerweise sind Nova-Ereignisse so schwach und weit entfernt, dass es schwierig ist, eindeutig zu identifizieren, wo sich die Energie der Eruptionen konzentriert“, sagte Hays. „Dieses Ereignis wird ganz nah dran sein, viele Augen werden darauf gerichtet sein, die verschiedenen Wellenlängen untersuchen und uns hoffentlich Daten liefern, mit denen wir beginnen können, die Struktur und die spezifischen Prozesse zu entschlüsseln, die dabei eine Rolle spielen. Wir können es kaum erwarten, ein vollständiges Bild davon zu bekommen, was vor sich geht.“
Einige dieser Augen werden sehr neu sein. Als T CrB 1946 das letzte Mal ausbrach, gab es noch keine Gammastrahlen-Bildgebungsgeräte, und die Polarisationsfunktion von IXPE – die die Organisation und Ausrichtung elektromagnetischer Wellen identifiziert, um die Struktur und die inneren Prozesse hochenergetischer Phänomene zu bestimmen – ist ebenfalls ein brandneues Werkzeug in der Röntgenastronomie. Die Kombination ihrer Daten könnte beispiellose Einblicke in die Lebenszyklen von Doppelsternsystemen und die abnehmenden, aber kraftvollen Sternprozesse bieten, die sie antreiben.
Besteht die Chance, dass der September ohne den erwarteten Nova-Ausbruch von T CrB kommt und geht? Experten sind sich einig, dass es keine Garantien gibt – aber die Hoffnung bleibt.
„Wiederkehrende Novae sind unvorhersehbar und widersprüchlich“, sagte Dr. Koji Mukai, ein Astrophysiker am NASA Goddard.
„Wenn man glaubt, es könne unmöglich einen Grund dafür geben, dass sie einem bestimmten festgelegten Muster folgen, dann tun sie es doch – und sobald man sich darauf verlässt, dass sie dasselbe Muster wiederholen, weichen sie völlig davon ab. Wir werden sehen, wie sich T CrB verhält.“