Hubble-Weltraumteleskop entdeckt Überraschungen rund um einen Stern, der vor 40 Jahren ausbrach

Astronomen haben neue Daten des Hubble-Weltraumteleskops der NASA und des außer Dienst gestellten Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) sowie Archivdaten anderer Missionen verwendet, um eines der seltsamsten Doppelsternsysteme unserer Galaxie erneut zu untersuchen – 40 Jahre, nachdem es als helle und langlebige Nova auf der Bildfläche erschien. Eine Nova ist ein Stern, dessen Helligkeit plötzlich enorm zunimmt und der dann in seiner früheren Dunkelheit verschwindet, normalerweise innerhalb weniger Monate oder Jahre.

Die ersten Ergebnisse der Forschung des Teams waren veröffentlicht In Das Astrophysikalische Journalund Sankrit präsentiert Forschungsarbeiten zur UV-Spektroskopie auf der 244. Treffen der American Astronomical Society in Madison, Wisconsin.

Zwischen April und September 1975 wurde das Doppelsternsystem HM Sagittae (HM Sge) 250 Mal heller. Noch ungewöhnlicher ist, dass es nicht so schnell verblasste wie Novae es normalerweise tun, sondern seine Leuchtkraft über Jahrzehnte beibehielt. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass das System heißer geworden ist, aber paradoxerweise etwas verblasste.

HM Sge ist ein besonderer Typ symbiotischer Sterne, bei dem ein Weißer Zwerg und ein aufgeblähter, staubproduzierender Riesenstern in einer exzentrischen Umlaufbahn umeinander kreisen und der Weiße Zwerg Gas einsaugt, das vom Riesenstern strömt. Dieses Gas bildet eine glühend heiße Scheibe um den Weißen Zwerg, die unvorhersehbar eine spontane thermonukleare Explosion erleiden kann, wenn der Wasserstoffeinfall des Riesensterns an der Oberfläche dichter wird, bis er einen Kipppunkt erreicht. Dieses Feuerwerk zwischen Begleitsternen fasziniert Astronomen, da es Einblicke in die Physik und Dynamik der Sternentwicklung in Doppelsternsystemen liefert.

„1975 entwickelte sich HM Sge von einem unscheinbaren Stern zu etwas, das alle Astronomen in diesem Bereich im Blick hatten, und irgendwann ließ diese Aktivitätswelle nach“, sagte Ravi Sankrit vom Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore. Im Jahr 2021 nutzten Steven Goldman vom STScI, Sankrit und Mitarbeiter Instrumente an Hubble und SOFIA, um zu sehen, was sich bei HM Sge in den letzten 30 Jahren bei Wellenlängen des Lichts vom Infrarot bis zum Ultraviolett (UV) verändert hatte.

Die Ultraviolettdaten des Hubble aus dem Jahr 2021 zeigten eine starke Emissionslinie von hochionisiertem Magnesium, die in früher veröffentlichten Spektren aus dem Jahr 1990 nicht vorhanden war. Ihr Vorhandensein zeigt, dass die geschätzte Temperatur des Weißen Zwergs und der Akkretionsscheibe von weniger als 400.000 Grad Fahrenheit im Jahr 1989 auf über 450.000 Grad Fahrenheit heute gestiegen ist. Die hochionisierte Magnesiumlinie ist eine von vielen im UV-Spektrum, deren gemeinsame Analyse die Energetik des Systems und seine Veränderungen in den letzten drei Jahrzehnten enthüllen wird.

„Als ich die neuen Daten zum ersten Mal sah“, sagte Sankrit, „dachte ich: ‚Wow, das ist es, was die UV-Spektroskopie des Hubble leisten kann.‘ Ich meine, es ist spektakulär, wirklich spektakulär.“

Mithilfe von Daten des fliegenden Teleskops SOFIA der NASA, das 2022 außer Dienst gestellt wurde, konnte das Team die Wasser-, Gas- und Staubströme in und um das System nachweisen. Infrarot-Spektraldaten zeigen, dass der riesige Stern, der große Mengen Staub produziert, innerhalb weniger Jahre nach der Explosion zu seinem normalen Verhalten zurückkehrte, aber auch, dass er in den letzten Jahren dunkler geworden ist, was ein weiteres Rätsel darstellt, das es zu erklären gilt.

Mit SOFIA konnten die Astronomen beobachten, wie sich Wasser mit rund 29 Kilometern pro Sekunde bewegte. Sie vermuten, dass dies der Geschwindigkeit der brutzelnden Akkretionsscheibe um den Weißen Zwerg entspricht. Die Gasbrücke, die den Riesenstern mit dem Weißen Zwerg verbindet, muss derzeit rund 3,2 Milliarden Kilometer lang sein.

Das Team arbeitet außerdem mit der AAVSO (American Association of Variable Star Observers) zusammen, um mit Amateurastronomen aus der ganzen Welt zu kooperieren, die dabei helfen, HM Sge mit Teleskopen im Auge zu behalten. Ihre kontinuierliche Überwachung bringt Veränderungen ans Licht, die seit dem Ausbruch vor 40 Jahren nicht mehr beobachtet wurden.

„Symbiotische Sterne wie HM Sge sind in unserer Galaxie selten, und Zeuge einer novaähnlichen Explosion zu werden, ist noch seltener. Dieses einzigartige Ereignis ist für Astrophysiker ein Schatz, der sich über Jahrzehnte erstreckt“, sagte Goldman.