Eine neue Drehung auf der blauen Sternsequenz

Manche Menschen versuchen, jünger auszusehen, als sie wirklich sind – Stars tun das auch. Dies berichtet ein internationales Team von Astronomen in einem gerade in veröffentlichten Artikel Naturastronomie.

Sie schlagen vor, dass Sterne in Sternhaufen ihre Masse auf zwei verschiedene Arten gewinnen: durch „normale“ Scheibenakkretion, die zu einer schnellen Rotation führt und zur roten Hauptreihe beiträgt, oder durch Verschmelzung von Doppelsternen, was zu langsam rotierenden Sternen führt, die blauer und blauer erscheinen also jünger.

Begonnen hat alles mit dem wohl berühmtesten Diagramm der Astronomie, dem Hertzsprung-Russell-Diagramm. Dieses Diagramm, das unabhängig voneinander vor mehr als einem Jahrhundert von den beiden Astronomen Eijnar Hertzsprung und Henry Norris Russell erstellt wurde, ordnet die Sterne danach, wie hell sie sind und welche Farbe sie haben. Vieles, was wir über Sterne und ihre Entwicklung wissen, stammt aus der Untersuchung, wie sich Sterne in diesem Diagramm gruppieren. Unsere Sonne beispielsweise steht immer noch auf der sogenannten „Hauptreihe“, wo die meisten Sterne stehen.

Einige Sterne befinden sich jedoch in diesem Diagramm an seltsamen Positionen. Lange Zeit war es schwierig, verschiedene Gruppen klar zu unterscheiden, da herkömmliche Teleskope nicht präzise genug sind. Jüngste Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops haben jedoch gezeigt, dass die Hauptsequenzen junger offener Sternhaufen aus mehreren diskreten Komponenten bestehen. Insbesondere die Daten von NGC 1755, einem offenen Sternhaufen in der Großen Magellanschen Wolke mit einem Alter von etwa 60 Millionen Jahren, zeigten viele rätselhafte Merkmale, wie beispielsweise eine doppelte Hauptsequenz.

„Wir glauben, dass die Sterne in Sternhaufen alle gleichzeitig aus derselben Gaswolke entstanden sind“, erklärt Chen Wang, die ihren Ph.D. von der Universität Bonn und wurde kürzlich Postdoc am MPA und ist Erstautor der jetzt in veröffentlichten Studie Naturastronomie. „Sie sollten gleich alt sein und die gleiche chemische Zusammensetzung haben. Aber wenn das stimmt, wie kann es dann eine ganze zweite Folge von Sternen geben, die blauer sind?“

Dieses seltsame Merkmal ließ die Astronomen verwirrt zurück; Viele ignorierten diese Funktion sogar, da es schwierig war, eine Erklärung zu finden. Mit ihrer Erfahrung als theoretische Astrophysikerin kombinierte Chen jedoch zwei Hinweise, um einen Ursprung für diese blauen Hauptreihensterne vorzuschlagen.

Zunächst zeigte sie mithilfe von Computersimulationen, dass die blauen Sterne erklärt werden können, wenn sie langsamer rotieren als die anderen Sternhaufen. Zweitens zeigten neuere Modelle von Sternverschmelzungen, dass die verschmolzenen Sterne hochmagnetisch werden und sich sehr langsam drehen. Chen kombinierte diese beiden Ideen und schlug vor, dass die blauen Sterne tatsächlich sehr langsam rotierende Sterne sind, die aus Sternverschmelzungen resultieren.

„Das Leben von Sternen in Doppelsternsystemen kann sehr kompliziert sein und sich von Einzelsternen unterscheiden“, sagt sie. „Mit unseren Computersimulationen können wir den Einfluss von Sternverschmelzungen auf die Farben und Leuchtkraft von Sternen untersuchen und die Merkmale im Hertzsprung-Russell-Diagramm simulieren.“

Eine Doppelsternverschmelzung erzeugt einen Stern, der massereicher ist als jeder seiner Vorläufersterne, mit einem Kernwasserstoffgehalt, der höher ist als der eines gleich alten Einzelsterns derselben Masse. Daher können Fusionsprodukte das gleiche Alter wie alle anderen Haufensterne haben, aber im Farb-Helligkeits-Diagramm jünger erscheinen, was durch ihre blauere Farbe gekennzeichnet ist. Außerdem ist die Massenverteilung von blauen und roten Hauptreihensternen unterschiedlich, was wiederum natürlich durch den Verschmelzungsursprung erklärt werden kann.

„Die von Chen als Erklärung für die blauen Hauptreihensterne aufgestellte Verschmelzungshypothese ist sehr verlockend, da sie einen logischen Weg bietet, verschiedene Rätsel zu kombinieren“, sagt Selma de Mink, Direktorin und Leiterin der Gruppe für Sternastronomie am MPA. Es würde bedeuten, dass ein erheblicher Teil der Sterne mit einem Begleiter verschmelzen, bevor ihr Leben überhaupt vollständig begonnen hat. Wenn Chen Recht hat, und das kann gut sein, dann wirft dies ein neues Licht auf viele Fragen, wie Sterne entstehen, warum sie manchmal schnell und manchmal langsam rotieren, warum manche Magnetfelder haben.

„Im Papier rein Naturastronomiezeigen wir, dass aus Daten von Sternhaufen geschlossen werden kann, dass Sterne auf zwei verschiedene Arten entstehen können: durch Gasakkretion (wie immer angenommen wurde) oder durch Sternverschmelzung (dies ist neu und betrifft etwa 30 Prozent aller Sterne), “, sagt Prof. Dr. Norbert Langer vom Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn und dem Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. „Dies wirft ein neues Licht auf die anfängliche Massenfunktion von Sternen sowie auf die Bimodalität Verteilung ihrer Spins und ihrer Magnetfelder.“

Mehr als ein Jahrhundert, nachdem Hertzsprung und Russell ihr berühmtes Diagramm erstellt hatten, könnte die Erklärung für das mysteriöse Rätsel der blauen Sequenz endlich gefunden worden sein. Aber wie bei jeder Hypothese bedarf es natürlich weiterer Tests.