Astronomen haben möglicherweise das Rätsel gelöst, wie einige der hellsten und heißesten Sterne im Kosmos entstanden sind.
Das von Forschern des Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) geleitete Team fand Hinweise darauf, dass blaue Überriesen entstehen, wenn zwei Sterne in einem Doppelsternsystem gemeinsam rotieren und verschmelzen.
Blaue Überriesen vom Typ B sind mindestens 10.000-mal heller, zwei- bis fünfmal heißer und 16- bis 40-mal massereicher als die Sonne. Blaue Überriesen sind so extrem, dass Wissenschaftler die Hypothese aufgestellt haben, dass sie während einer seltenen und kurzen Phase der Sternentwicklung entstanden sein könnten.
Das Problem bei dieser Idee ist, dass sie bedeuten sollte, dass blaue Überriesen ein seltener Anblick sind, obwohl sie im gesamten Universum häufig beobachtet werden. Daher beschäftigt ihre Herkunft Wissenschaftler seit Jahrzehnten.
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Es gibt einen Hinweis auf die Natur der blauen Überriesen: Sie existieren allein, ohne einen gravitativ gebundenen Begleitstern. Das ist seltsam, denn je massereicher ein Stern ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass er einen Begleiter hat. Etwa 50 % der sonnengroßen Sterne haben einen Begleiter, aber etwa 75 % der viel massereicheren Sterne haben Begleiter.
Allerdings sind die Blauen Überriesen, die zu den massereichsten Sternen gehören, allein. Der Grund könnte darin liegen, dass blaue Überriesen in Systemen existieren, in denen die Bewohner bereits spiralförmig gedreht, kollidiert und verschmolzen sind.
Das Wissenschaftlerteam wollte dieser Frage nachgehen, indem es 59 frühe blaue Überriesen vom Typ B in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße, analysierte und neue Sternsimulationen erstellte.
„Wir haben die Verschmelzung entwickelter Riesensterne mit ihren kleineren Sternbegleitern über einen weiten Parameterbereich simuliert und dabei die Wechselwirkung und Vermischung der beiden Sterne während der Verschmelzung berücksichtigt“, sagte Athira Menon, Leiterin der Studie und Forscherin am IAC , in einer Pressemitteilung. „Neugeborene Sterne leben während der zweitlängsten Lebensphase eines Sterns als blaue Überriesen, wenn er in seinem Kern Helium verbrennt.“
Die Ergebnisse des Teams deuten darauf hin, dass blaue Überriesen in der konventionellen Sternphysik in eine evolutionäre Lücke geraten – eine Phase der Sternentwicklung, in der Astronomen nicht erwarten würden, Sterne zu sehen. Die Frage ist: Kann dies die bemerkenswerten Eigenschaften blauer Überriesen erklären? Die Antwort scheint ja zu sein.
„Bemerkenswerterweise haben wir herausgefunden, dass Sterne, die aus solchen Verschmelzungen entstehen, die Oberflächenzusammensetzung, insbesondere verstärkten Stickstoff und Helium, eines großen Teils der Probe besser reproduzieren können als Modelle „konventioneller Sternsysteme“, sagte Teammitglied und IAC-Forscher Danny Lennon. „Dies deutet darauf hin, dass Fusionen der dominierende Kanal für die Entstehung blauer Überriesen sein könnten.“
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Die neuen Ergebnisse könnten einen großen Schritt zur Lösung eines anhaltenden Problems im Zusammenhang mit der Geburt blauer Überriesen darstellen und auch die Bedeutung der Verschmelzung von Doppelsternen für die Bildung von Sternpopulationen und die allgemeine Form von Galaxien verdeutlichen.
Im nächsten Schritt dieser Forschung wird das Team seinen Fokus von der Geburt blauer Überriesen auf den Tod dieser massiven Objekte verlagern. Wissenschaftler werden untersuchen, wie durch Supernova-Explosionen blauer Überriesen Neutronensterne und Schwarze Löcher entstehen.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden Anfang dieses Monats in Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.