Ein sich schnell bewegender Stern kollidiert mit interstellarem Gas und erzeugt einen spektakulären Bugschock

Zeta Ophiuchi hatte ein interessantes Leben. Es begann als ein typischer großer Stern, der etwa zwanzigmal so massereich war wie die Sonne. Er verbrachte seine Tage damit, glücklich einen großen Begleitstern zu umkreisen, bis sein Begleiter vor etwa einer Million Jahren als Supernova explodierte. Die Explosion hat Zeta Ophiuchi herausgeschleudert, also rast sie jetzt durch den interstellaren Raum davon. Natürlich hat die Supernova auch die äußeren Schichten des Begleitsterns ausgestoßen, sodass unser tapferer Stern auch durch das Restgas rast und nicht durch den leeren Raum. Wie sie auf Facebook sagen, ist es kompliziert. Und das sind großartige Neuigkeiten für Astronomen, wie eine aktuelle Studie zeigt.

Zeta Ophiuchi ist am bekanntesten für schöne Bilder wie das obige. Indem er durch interstellares Gas pflügt, hat der Stern erhitzte Schockwellen erzeugt, die in allem von Infrarot- bis hin zu Röntgenstrahlen leuchten. Die Physik dieser Stoßwellen ist enorm komplex. Es wird von einer Reihe mathematischer Gleichungen bestimmt, die als Magnetohydrodynamik bekannt sind und das Verhalten von flüssigen Gasen und ihren umgebenden Magnetfeldern beschreiben. Das Modellieren dieser Gleichungen ist schon schlimm genug, aber wenn Sie turbulente Bewegungen wie Stoßwellen haben, wird es noch schlimmer. Deshalb ist Zeta Ophiuchi so wichtig. Da wir einen so guten Blick auf seine Schockwelle haben, können wir unsere Beobachtungen mit Computersimulationen vergleichen.

In dieser neuesten Studie erstellte das Team Computermodelle, die die Schockwelle in der Nähe von Zeta Ophiuchi simulierten. Anschließend verglichen sie diese Modelle mit Beobachtungen im Infrarot-, sichtbaren und Röntgenbereich. Ihr Ziel ist es, herauszufinden, welche Simulationen am genauesten sind, um die Modelle weiter zu verfeinern. Von ihren drei Modellen sagten zwei voraus, dass die hellste Region der Röntgenstrahlung am Rand der Schockwelle liegen sollte, die dem Stern am nächsten ist, und genau das beobachten wir. Aber alle drei Modelle sagten auch voraus, dass Röntgenemissionen schwächer sein sollten als wir beobachten, also ist keines der Modelle ganz genau. Aber es ist schwierig, diese Modelle gut zu machen, und diese Arbeit ist ein guter erster Anfang.

Der Unterschied in der Röntgenhelligkeit ist wahrscheinlich auf die turbulente Bewegung innerhalb der Stoßwelle zurückzuführen. Das Team plant, einige dieser turbulenten Bewegungen in zukünftige Modelle aufzunehmen. Durch mehrere Iterationen sollten sie in der Lage sein, eine Simulation zu erstellen, die diese interstellare Schockwelle genau modelliert.

Die Magnetohydrodynamik ist ein zentraler Bestandteil vieler astrophysikalischer Prozesse, die von Sonneneruptionen über die Entstehung von Planeten bis hin zu den leistungsstarken Motoren schwarzer Löcher in Quasaren reichen. Die meisten dieser Wechselwirkungen sind durch Entfernung oder Staub verborgen, daher ist es großartig, dass Zeta Ophiuchi Astronomen einen schockierenden Einblick in diese komplexe Physik geben kann.