Die dunkle Zukunft eines massereichen Doppelsternsystems
Astro Nachrichten Berlin 29.04.2023
Ein Doppelsternsystem auf dem Weg zur Verschmelzung von Schwarzen Löchern. Der kleinere und heißere Stern mit 32 Sonnenmassen (links) verliert aktuell Material an seinen 55 Sonnenmassen schweren Begleiter (künstlerische Darstellung).
Gegenstand der jetzt vorgestellten Studie von zwei Nachwuchswissenschaftlern war das bekannte Doppelsternsystem SSN 7 in der Kleinen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße. Durch die Analyse von Daten verschiedener Teleskope stellten sie fest, dass die Sterne miteinander im Kontakt stehen und Material austauschen, wobei der eine Stern den anderen “nährt”. Sie umkreisen sich alle drei Tage und sind die massereichsten bisher bekannten Doppelsterne.
Vergleicht man die Ergebnisse mit theoretischen Modellen der Entwicklung von Doppelsternsystemen, so wird der Stern, der derzeit Material verliert, zuerst zu einem Schwarzen Loch kollabieren und nach einiger Zeit beginnen, Material von seinem Sternbegleiter abzusaugen. Der Begleiter wird daraufhin ebenfalls zu einem Schwarzen Loch. Diese Schwarzen Löcher werden sich innerhalb weniger Millionen Jahre bilden und einander für viele Milliarden Jahre umkreisen, bis sie schließlich kollidieren und verschmelzen. Dabei sollten dann nachweisbare Gravitationswellen entstehen.
“Dank der Gravitationswellendetektoren Virgo und LIGO wurden in den letzten Jahren Dutzende verschmelzender Schwarzer Löcher entdeckt”, so Doktorand Matthew Rickard vom University College London. “Bisher haben wir jedoch noch keine Sterne beobachtet, die zu Schwarzen Löchern dieser Größe kollabieren und in einer Zeitspanne verschmelzen, die kürzer ist als das Alter des Universums. Unser am besten passendes Entwicklungsmodell legt nahe, dass diese Sterne in 18 Milliarden Jahren verschmelzen werden. Die Entdeckung von Sternen auf diesem Entwicklungspfad so nah an unserer Galaxis bietet uns eine hervorragende Gelegenheit, noch mehr über die Entstehung dieser Systeme zu erfahren.”
“Dieses Kontakt-Doppelsternsystem ist das massereichste, was bisher beobachtet wurde”, ergänzt Daniel Pauli, Doktorand an der Universität Potsdam. “Der kleinere und heißere Stern besitzt 32 Sonnenmassen und verliert aktuell Material an seinen 55 Sonnenmassen schweren Begleiter.”
In ihrer Studie haben die Wissenschaftler verschiedene Wellenlängenbereiche des Doppelsternsystems spektroskopisch vermessen, von ultraviolettem über sichtbares bis hin zu infrarotem Licht. Dazu verwendeten sie unter anderem Daten des Hubble Space Telescope und des Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) am Very Large Telescope der ESO in Chile. Mit diesen Daten haben sie die Radialgeschwindigkeit der Sterne, ihre Massen, Helligkeiten, Temperaturen und Umlaufbahnen bestimmt. Schließlich passten sie diese Parameter mit einem Entwicklungsmodell an.
“Der kleinere Stern wird in nur 700.000 Jahren zu einem Schwarzen Loch kollabieren, entweder in einer spektakulären Supernova-Explosion oder auch ohne Explosion aufgrund seiner Masse. Für etwa drei Millionen Jahre werden beide unbequeme Nachbarn sein, bevor das erste Schwarze Loch anfängt, Masse von seinem Begleiter anzuziehen und sich an ihm ‘zu rächen’.” Pauli, der die Modellierungen durchgeführt hat, fügt hinzu: “Nach nur 200.000 Jahren, einem astronomischen Augenblick, wird der Begleitstern ebenfalls zu einem Schwarzen Loch kollabieren. Die beiden massereichen Sterne werden einander weiterhin für einige Milliarden Jahre umkreisen. Langsam werden sie durch die Abgabe von Gravitationswellen Energie verlieren, bis sie sich immer schneller im Sekundentakt umkreisen und schließlich in 18 Milliarden Jahren miteinander verschmelzen, während sie über Gravitationswellen enorme Energiemengen freisetzen.”
Vielen Dank an die Leser*innen die meine Webseite Täglich besuchen kommen, ich würde mich freuen wenn es ein paar Kommentare geben könnte.