Science
22.01.2019

Wiener Forscher entdeckten elliptische Hülle um sterbenden Stern

Das Phänomen dürfte durch schnelle Rotation verursacht werden. Die Beobachtung erfolgte an einem rund 900 Lichtjahre entferntem Stern.

Schon seit geraumer Zeit befassen sich Wiener Astrophysiker mit den Vorgängen in und um sterbende Sterne. Um den Stern "TX Piscium", dessen Leben sich in rund 900 Lichtjahren Entfernung von der Erde seinem Ende nähert, fanden sie erstmals eine elliptische Hülle. Die Entdeckung beschrieben sie nun im Fachblatt "Astronomy & Astrophysics".

Wenn Sterne ihrem Ende entgegengehen, ändern sich abhängig von ihrer Größe die Vorgänge im Inneren. Das hat auch massive Auswirkungen auf ihre Umgebung. So wird sich unsere Sonne in rund 4,5 Milliarden Jahren laut einer Aussendung der Uni Wien zu einem Roten Riesen aufblähen, der die inneren Planeten inklusive der Erde verschluckt, und dabei einen starken Sternwind entwickeln.

TX Piscium beobachtet

Um mehr über diese Abläufe herauszufinden, blicken Wissenschafter mit immer stärkeren Teleskopen auf Sterne, die sich bereits in diesem Prozess befinden. Einer davon ist "TX Piscium" im Sternbild der Fische, den das Team um Magdalena Brunner, Franz Kerschbaum und Ernst Dorfi vom Department für Astrophysik der Universität Wien mit dem momentan leistungsfähigsten Teleskop-Ensemble, dem "Atacama Large Millimeter Array" (ALMA) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in der chilenischen Atacama-Wüste, unter die Lupe genommen haben.

Durch den Sternwind werden auch schwerere Elemente ausgeworfen, die durch Kernfusion im Inneren der Himmelskörper gebildet wurden. Beispielsweise Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff werden in der nächsten Sternengeneration eingebaut und sind dann auch in der kommenden Planetengeneration enthalten, die heranwächst.

Hüllen aus Staub und Gas

Verantwortlich für den Sternenwind sind komplexe Abläufe im Inneren der Himmelskörper und die Wechselwirkungen mit der Oberfläche. Das führt zur Bildung sogenannter zirkumstellarer Hüllen aus Staub und Gas, die auch nach dem Sterntod übrigbleiben.

Die Beschaffenheit dieser Hüllen kann stark variieren. Im einfachsten Fall stoßen Sterne den Wind kugelförmig aus. Allerdings führen schon kleinere Unregelmäßigkeiten zu anders gestalteten Hüllen und auch die unterschiedlichen Intensität des Auswurfs formt die Schalen mit. So konnten Kerschbaum und Kollegen im Jahr 2017 etwa anhand eines anderen sterbenden Sternes zeigen, dass dieser in Jahrtausende langen Zyklen mal mehr und mal weniger Material auswirft - was dem Ausstoß von Rauchringen ähnelt.

Neue Struktur der Hülle

Im Fall von "TX Piscium" stieß das Team aus Österreich, den USA und Schweden nun auf die neue Struktur. "Wir wussten von früheren Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Herschel, dass sich dort eine ringförmige Struktur befindet und wollten diese genauer untersuchen", so Brunner. Zur Überraschung der Forscher fand sich dort eine Schale mit der Form einer abgeflachten Ellipse - was bisher bei einem kohlenstoffreichen Roten Riesen noch nie beobachtet wurde.

Die Wissenschafter nehmen an, dass es sich hier um einen Stern handelt, der deutlich schneller um die eigene Achse rotiert als angenommen. Die Drehung verursacht demnach um den Äquator einen schnelleren Sternwind, was der Schale ihre besondere Form verleiht.

Damit die beobachtete Ellipse entstehen kann, müsste der Rote Riese mit rund zwei Kilometern pro Sekunde rotieren, wie Berechnungen ergaben. "Möglicherweise hat 'TX Piscium' einen bisher unbekannten Sternpartner oder gar Planeten verschluckt und dessen Drehimpuls aufgenommen, um so selbst seine Rotation zu erhöhen", sagte Brunner. Ein solches Objekt bräuchte in etwa die Masse eines Brauen Zwergs, schreiben die Forscher in der Arbeit.