Erste Beobachtung von kollidierenden Winden eines Doppelsternsystems im Röntgenbreich, jenseits der Milchstrasse.

16. Februar 2007:

Bild oben: X-ray emission from HD 5980 system (Mehr)

Stellen Sie sich zwei Sterne vor, mit so gewaltigen Winden, dass sie die Masse unserer Erde etwa einmal pro Monat abstoßen. Stellen Sie sich als nächstes vor, dass dies Winde frontal zusammenstoßen. Solche Titanic-Kollisionen produzieren ein mehrere Millionen Grad heißes Gas, das im Röntgenbereich hell strahlt. Astronomen haben die Röntgenstrahlung von etwa 2 Dutzend solcher Systeme, in unserer Milchstrasse identifiziert. Sie sahen aber noch nie eines außerhalb unserer Milchstrasse -- bis jetzt.

Ein internationales Team, geleitet von Dr. Yaël Nazé, von der Université de Liège in Belgien, hat dank ESA´s XMM-Newton Röntgenobservatorium, mit Hilfe von NASA´s Chandra Röntgenobseratorium, solch ein System in einer nahen Galaxie gefunden. Diese Galaxie, die Kleine Magellansche Wolke, umkreist die Milchstraße und befindet sich etwa 170.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Das Doppelsternsystem, bekannt als HD 5980, besteht aus zwei sehr massenreichen Sternen, die etwa 50 und 30 Mal soviel "wiegen" wie unsere Sonne. Jeder Stern strahlt mehr als eine Million Mal soviel Licht ab wie unsere Sonne, was bedeutet, dass sie in einer Minute mehr Licht abstrahlen, als unser Zentralstern in einem gesamten Jahr. Der reine Photonendruck dieses unglaublichen Lichtausstoßes, bläst Gas mit Überschallgeschwindigkeit von jedem Stern weg. Diese Winde sind so gewaltig, dass sie etwa die Masse unserer Erde pro Monat wegtragen, was 10.000 Millionen Mal mehr ist, als es beim Sonnenwind der Fall ist, und mit Geschwindigkeiten die 5 Mal schneller sind, als der Sonnenwind selber.

Bild rechts: Position von HD 5980. (Mehr)

Die beiden Sterne von HD 5980 sind nur 90 Millionen Kilometer auseinander, was etwa die Hälfte der durchschnittlichen Entfernugn der Erde von der Sonne ist. "Diese beiden Sterne sind so nah beieinander, dass, befänden sie sich in unseren Sonnensystem, sie beide in den Orbit der Venus passen würden," sagt Nazé. Aus diesem Grund stoßen diese Winde mit einer enormen Kraft aufeinander, erhitzen so dass Gas und produzieren eine große Menge Röntgenstrahlung.

Bild Oben: Die Kleine Magellansche Wolke, in der sich das System HD 5980 befindet. (Mehr)

"Das System emittiert etwa 10 Mal mehr allein im Bereich des Röntgenspektrums, als die Sonne im gesamten Spektrum," sagt das Teammitglied Dr. Michael F. Corcoran, ein Wissenschaftler der Universities Space Research Association am NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Mit Hilfe von Chandra Daten, berichtete das gleiche Team im Jahr 2002 von HD 5980´s hoher Emission im Röntgenbereich. Der Ursprung der Strahlung war jedoch unbekannt. Daten vom XMM-Newton, aus den Jahren 2000-2005, zeigen, dass sie in der Tat durch einen Zusammenstoß von Wind hervorgeruf wird. 

Die Sterne umkreisen sich alle 20 Tage, in einer Ebene die seitlich zur Blickrichtung von der Erde liegt (Edge-On), so dass die Sterne sich gelegentlich überdecken. Die Kollision des Windes wird dementsprechend aus verschiedenen Winkeln und durch verschiedenen Mengen Material gesehen. XXM-Newton sah die Röntgenabstrahlung in einem sich wiederholenden und vorhersagbaren Muster steigen und fallen.

Bild Rechts: Chandra´s Blick auf HD 5980. (Mehr)

"Innerhalb der Milchstraße wurden von massiven Doppelsternsystemen ähnliche Schwankungen im Röntgenbereich beobachtet, aber dies ist der erste unumstößliche Beweis für dieses Phänomen außerhalb unserer Galaxie," sagt Nazé. "Diese Entdeckung unterstreicht die Fähigkeiten heutiger Röntgenobservatorien."

XMM-Newton hat die größten Röntgenspiegel, die jemals ins All geschickt wurden. Die schiere Größe dieser Spiegel erlaubte es Astronomen, das entfernte System HD 5980 zu beobachten. HD 5980 selbst ist umgeben von heißem, interstellaren Material, welches ein diffuses Leuchten im Röntgenbereich hervorruft, was die Untersuchung des Objektes erschwert. "Die Daten von Chandra halfen uns dabei, HD 5980 genau zu lokalisieren," sagt Corcoran.

HD 5980 ist einer der hellsten Sterne der Kleinen Magellanschen Wolke. Die beiden Sterne, die sich an der Grenze des Sternenhaufens NGC 346 befinden, nähern sich dem Ende ihres Lebens und werden als Supernovae explodieren. Der größere der beiden Sterne, HD 5980A, geht derzeit durch eine Phase als Luminous Blue Variable (LBV) Stern -- einen kurzlebigen, ungleichmäßigen Zustand, durch den nur die größten Sterne gehen. Der bekannteste LBV in unserer Galaxie, Eta Carinae, rief einen gewaltigen Ausbruch hervor, der von Astronomen in den 1840er Jahren aufgezeichnet wurde. HD 5980A produzierte einen kleineren Ausbruch, der 1993-94 beobachtet wurde. Sein Begleiter, HD 5980B, ist ein entwickelter Wolf-Rayet Stern, der schon das meiste seiner urspügnlichen Hülle abgestoßen hat.

Bild Oben: Der Stern Eta Carinae. (Mehr)

"Es ist interessant in der Lage zu sein, einen extragalaktischen, kollidierenden Wind eines Doppelsternsystems wie HD 5980 zu untersuchen, als befände er sich in unserer eigenen Galaxie," sagt Corcoran. "Kollidierende Winde bieten wichtige Hinweise darauf, wie große Sterne Material abwerfen. In der Lage zu sein, dies in anderen Galaxien zu beobachten, bedeutet, dass wir die Effekte, bei unterschiedlichen Zusammensetzungen und in unterschiedlichen Umgebungen, untersuchen können. Mit Hilfe der Daten vom XMM-Newton können wir die empfindliche Balance zwischen den beiden Winden untersuchen, und die wechselnde Stärke der Winde bestimmen."
 

Credit: ESA News Release

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