Ein Weißer Zwerg ohne Materiescheibe erzeugt seit mindestens 1000 Jahren eine gewaltige Stoßwelle im All. Forscher stehen vor einem kosmischen Rätsel.
München – Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) eine Entdeckung gemacht, die ihre eigenen Theorien auf den Kopf stellt: Um den 730 Lichtjahre entfernten Stern RXJ0528+2838 erstreckt sich eine eindrucksvolle Stoßwelle – ein kosmisches Phänomen, das es nach allen bekannten wissenschaftlichen Erkenntnissen in diesem Fall gar nicht geben dürfte.
„Wir haben etwas gefunden, das noch nie zuvor gesehen wurde und, was noch wichtiger ist, völlig unerwartet war“, sagt Simone Scaringi, außerordentlicher Professor an der Durham University in Großbritannien und Co-Leiter der Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde. „Unsere Beobachtungen zeigen einen starken Ausfluss, der nach unserem aktuellen Verständnis nicht existieren dürfte.“
Weißer Zwerg erzeugt eine Bugwelle – und niemand kann das Phänomen erklären
Bei RXJ0528+2838 handelt es sich um einen Weißen Zwerg – den ausgebrannten Kern eines ehemaligen Sterns. Wie die Sonne und andere Sterne rotiert auch dieser tote Stern um das Zentrum unserer Galaxie. Während er sich durch den Weltraum bewegt, interagiert er mit dem Gas zwischen den Sternen und erzeugt dabei eine sogenannte Bugwelle – eine gebogene Stoßwelle, „ähnlich der Welle, die sich vor einem Schiff aufbaut“, erklärt Noel Castro Segura, Forschungsstipendiat an der University of Warwick in Großbritannien.
Solche Bugwellen entstehen normalerweise durch Material, das vom zentralen Stern wegströmt. Doch im Fall von RXJ0528+2838 kann niemand der bekannten Mechanismen die Beobachtungen vollständig erklären. Der Weiße Zwerg ist Teil eines Doppelsternsystems mit einem sonnenähnlichen Begleitstern. In solchen Systemen wird normalerweise Material vom Begleitstern zum Weißen Zwerg transferiert, wobei sich oft eine Scheibe um den toten Stern bildet. Diese Scheibe „füttert“ den Weißen Zwerg, während gleichzeitig ein Teil des Materials ins All geschleudert wird und starke Ausflüsse erzeugt.
Woher stammen der Ausfluss und die Stoßwelle des Sterns?
Doch RXJ0528+2838 zeigt keinerlei Anzeichen einer solchen Scheibe – und genau das macht die Herkunft des Ausflusses und der resultierenden Stoßwelle zu einem Mysterium. „Die Überraschung, dass ein vermeintlich ruhiges System ohne Scheibe einen so spektakulären Nebel antreiben kann, war einer dieser seltenen ‚Wow‘-Momente“, sagt Scaringi in einer ESO-Mitteilung. Das Team entdeckte die seltsame Nebelstruktur zunächst auf Aufnahmen des Isaac Newton Telescope in Spanien. Aufgrund ihrer ungewöhnlichen Form beobachteten die Forscher das Objekt anschließend detaillierter mit dem MUSE-Instrument am Very Large Telescope der ESO.
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„Beobachtungen mit dem ESO MUSE-Instrument ermöglichten es uns, die Bugwelle im Detail zu kartieren und ihre Zusammensetzung zu analysieren. Dies war entscheidend, um zu bestätigen, dass die Struktur wirklich vom Doppelsternsystem stammt und nicht von einem unabhängigen Nebel oder einer interstellaren Wolke“, erläutert Krystian Iłkiewicz, Postdoktorand am Nicolaus Copernicus Astronomical Center in Warschau, Polen, und Co-Leiter der Studie.
Weißer Zwerg stößt seit mindestens 1000 Jahren einen starken Ausfluss aus
Form und Größe der Bugwelle deuten darauf hin, dass der Weiße Zwerg seit mindestens 1000 Jahren einen starken Ausfluss ausstößt. Wie genau ein toter Stern ohne Scheibe einen solch lang anhaltenden Ausfluss antreiben kann, wissen die Wissenschaftler nicht – aber sie haben eine Vermutung. Der Weiße Zwerg besitzt nachweislich ein starkes Magnetfeld, was durch die MUSE-Daten bestätigt wurde. Dieses Feld könnte das vom Begleitstern gestohlene Material direkt auf den Weißen Zwerg lenken, ohne dass sich eine Scheibe bildet.
„Unsere Entdeckung zeigt, dass selbst ohne Scheibe diese Systeme starke Ausflüsse antreiben können, und offenbart einen Mechanismus, den wir bisher nicht verstehen. Diese Entdeckung stellt das Standardbild infrage, wie Materie sich in diesen extremen Doppelsternsystemen bewegt und interagiert“, erklärt Iłkiewicz.
Wahrscheinlich hat das Mysterium mit dem starken Magnetfeld des Sterns zu tun
Die Ergebnisse deuten auf eine verborgene Energiequelle hin, wahrscheinlich das starke Magnetfeld – doch diese „Mystery Engine“, wie Scaringi sie nennt, muss noch weiter erforscht werden. Die Daten zeigen, dass das aktuelle Magnetfeld nur stark genug ist, um eine Bugwelle für einige hundert Jahre anzutreiben. Es erklärt also nur teilweise, was die Astronomen beobachten.
Um die Natur solcher scheibenloser Ausflüsse besser zu verstehen, müssen viele weitere Doppelsternsysteme untersucht werden. Das zukünftige Extremely Large Telescope (ELT) der ESO wird Astronomen dabei helfen, „mehr dieser Systeme sowie schwächere zu kartieren und ähnliche Systeme im Detail zu erfassen, was letztendlich zum Verständnis der mysteriösen Energiequelle beiträgt, die bisher ungeklärt bleibt“, wie Scaringi voraussieht. (Quelle: ESO-Mitteilung) (tab)