Mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops (HST) und des Stratosphären-Observatoriums für Infrarot-Astronomie (SOFIA) haben Astronomen eine Multiwellenlängenstudie eines symbiotischen Doppelsterns namens HM Sagittae durchgeführt. Ergebnisse der Studie, vorgeführt 4. Dezember auf dem Preprint-Server arXivliefern entscheidende Einblicke in die Entwicklung dieses Systems.
Symbiotische Sterne sind interagierende Doppelsterne, die dramatische, episodische Veränderungen in den Spektren ihres Lichts zeigen, da einer der beiden Sterne ein sehr heißer, kleiner Stern (z. B. Weißer Zwerg, Neutronenstern) ist, während der andere ein kühler Riese ist. Diese Systeme könnten entscheidende Informationen für Forscher liefern, die verschiedene Aspekte der Sternentwicklung untersuchen.
HM Sagittae (oder kurz HM Sge) liegt etwa 3.350 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist ein symbiotisches System, das aus einem kühlen, hoch entwickelten, sauerstoffreichen (M-Typ) asymptotischen Riesenaststern (AGB) besteht, höchstwahrscheinlich ein Mira Variables, akkretierendes Material auf einem Weißen Zwerg (WD). Die beiden Sterne sind 40 AE voneinander entfernt und die Umlaufzeit des Systems wird auf mindestens 90 Tage geschätzt.
HM Sge erlebte 1975 einen novaähnlichen Ausbruch, der sechs Helligkeitsstufen im optischen Band aufhellte. Allerdings blieb der Ausbruch im Gegensatz zu dem, was bei klassischen Novae beobachtet wird, viel länger als die erwarteten paar Tage in der Nähe seiner Spitzenhelligkeit.
Nun hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Steven Goldman vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, HM Sge im Infrarot-, optischen und Ultraviolettbereich untersucht, um zu verstehen, wie sich das System seit dem Ausbruch von 1975 entwickelt hat. Zu diesem Zweck analysierten sie neue und archivierte Daten von HST und SOFIA.
Die Studie entdeckte Wasseremissionslinien in HM Sge, von denen die meisten Geschwindigkeitsverschiebungen von einigen Kilometern pro Sekunde aufweisen. Dies ist der erste Nachweis einer Wasseremission in einem symbiotischen System. Darüber hinaus wurde auch eine gewisse Bewegung von Nebelstrukturen im System beobachtet, was durchschnittlichen Ausflussgeschwindigkeiten von einigen Dutzend Kilometern pro Sekunde entspricht.
Goldmans Team stellte fest, dass die beiden Komponenten von HM Sge in den letzten Jahrzehnten erhebliche Veränderungen erfahren haben. Die effektive Temperatur des Weißen Zwergs stieg von weniger als 200.000 K im Jahr 1989 auf mindestens 250.000 K. Im vergangenen Jahr wurde eine Abschwächung des I-Bandes beobachtet, die möglicherweise mit der Umlaufbewegung des Systems zusammenhängt.
Darüber hinaus zeigen Infrarotphotometrie und Grism-Spektroskopie des AGB-Sterns einen etwas höheren Fluss im nahen Infrarot und einen schwächeren Fluss im fernen Infrarot. Die Forscher gehen davon aus, dass dies möglicherweise auch mit der Orbitalbewegung zusammenhängt oder darauf hindeutet, dass HM Sge wieder mit voller Kapazität Staub produziert.
Sie fügten hinzu, dass die Form der spektralen Energieverteilung (SED) des AGB-Sterns seit dem Ausbruch darauf hindeutet, dass dieser Stern schnell zu einer signifikanten stabilen Staubproduktion zurückkehrte.
Basierend auf den gesammelten Daten stellten die Autoren des Papiers außerdem fest, dass der AGB-Stern eine Leuchtkraft von etwa 1.500–2.000 Sonnenleuchtkräften und eine Gasmassenverlustrate von 0,000004 Sonnenmassen pro Jahr aufweist.
Mehr Informationen:
Steven Goldman et al., Eine Multiwellenlängenstudie des symbiotischen Mira HM Sge mit SOFIA & HST, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2312.01984
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