Neue Webb-Aufnahmen: Hier entsteht Sternenstaub
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, E. Lieb (University of Denver), R. Lau (NSF NOIRLab), J. Hoffman (University of Denver)
Denver (USA) – 500 Lichtjahre entfernt, haben Astronomen mit dem James Webb Space Telescope (JWST) haben Astronomen zwei Sterne identifiziert, die für die Erzeugung von kohlenstoffreichem Staub verantwortlich sind, der möglicherweise einmal Anteile anderer Sterne in unserer Galaxie bildet.
Inhalt
Wenn die massereichen Sterne auf ihren langgezogenen Umlaufbahnen aneinander vorbeiziehen, kollidieren ihre Winde und erzeugen den kohlenstoffreichen Staub. Alle acht Jahre für einige Monate bilden die Sterne eine neue Staubhülle, die sich nach außen ausdehnt.
Die Bausteine von Sonnen und Planeten
Schon lange haben Astronominnen und Astronomen versuchen zu verstehen, wie die für das Leben essenziellen Elemente wie etwa Kohlenstoff im Universum verbreitet werden. Mit dem Weltraumteleskop James Webb ist es nun gelungen, eine fortwährende Quelle kohlenstoffreichen Staubs in unserer eigenen Milchstraße detaillierter zu untersuchen: Im Doppelsternsystem „Wolf-Rayet 140“ umkreisen sich zwei massereichen Sterne, auf engen und langgezogenen Umlaufbahnen.
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, E. Lieb (University of Denver), R. Lau (NSF NOIRLab), J. Hoffman (University of Denver)
Ziehen diese beiden Sterne aneinander vorbei (in den hiesigen Webb-Aufnahmen als zentraler weißer Punkt markiert), prallen die stellaren Winde der beiden Sterne aufeinander, das Material komprimiert sich, und kohlenstoffreicher Staub entsteht. Wie die europäische Raumfahrtagentur ESA berichtet, zeigen die neuesten Webb-Beobachtungen 17 Staubhüllen, die im mittleren Infrarotlicht leuchten und sich in regelmäßigen Abständen in den umgebenden Raum ausdehnen.
„Das Teleskop hat bestätigt, dass diese Staubhüllen real sind, und seine Daten zeigten auch, dass sich die Staubhüllen mit konstanten Geschwindigkeiten nach außen bewegen, was sichtbare Veränderungen über unglaublich kurze Zeiträume offenbart“, erläutert Emma Lieb, die Hauptautorin eines im „Astrophysical Journal Letters“ (DOI: 10.3847/2041-8213/ad9aa9) erschienenen Fachartikels und Doktorandin an der University of Denver in Colorado.
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Jede Hülle bewegt sich mit über 2600 Kilometern pro Sekunde von den Sternen weg, fast 1 % der Lichtgeschwindigkeit. „Wir sind es gewohnt, dass Ereignisse im Weltraum langsam über Millionen oder Milliarden Jahre stattfinden“, fügte Professorin Jennifer Hoffman, ebenfalls von der University of Denverund Mitautorin der Studie hinzu. „In diesem System zeigt das Observatorium, dass sich die Staubhüllen von Jahr zu Jahr ausdehnen.“
Kosmische Staubfabriken
Diese neuen Ergebnisse geben Forschenden einen ersten Einblick in die potenzielle Rolle solcher massereichen Binärsterne als Staubfabriken im Universum: Wie ein Uhrwerk erzeugen die Winde der Sterne alle acht Jahre mehrere Monate lang Staub, wenn sich das Paar während einer weiten, langgezogenen Umlaufbahn am nächsten kommt. Die Aufnahmen des Infrarot-Weltraumteleskops zeigen dabei auch, wo die Staubproduktion stoppt (in den Auffnahmen handelt es sich hier um den dunkleren Bereich oben links). Die mittleren Infrarotbilder des Teleskops erfassten Hüllen, die bereits seit über 130 Jahren bestehen (ältere Hüllen sind so weit verstreut, dass sie jetzt zu schwach sind, um entdeckt zu werden). Die Forscherinnen und Forscher vermuten, dass die Sterne letztlich Zehntausende von Staubhüllen über Hunderttausende von Jahren erzeugen werden.
Die Verteilung des Staubs ist nicht gleichmäßig. Obwohl diese Unterschiede in Webbs Bildern nicht offensichtlich sind, fand das Team heraus, dass sich ein Teil des Staubs angesammelt hat und amorphe, zarte Wolken bildet, die so groß wie unser gesamtes Sonnensystem sind. Viele andere einzelne Staubpartikel schweben frei. Jeder Partikel ist so klein wie ein Hundertstel der Breite eines menschlichen Haares. Ob klumpig oder nicht, der gesamte Staub bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit und ist kohlenstoffreich.
Das Schicksal des Sternenstaubs
Der Wolf-Rayet-Stern in diesem System ist zehnmal massereicher als die Sonne und nähert sich dem Ende seines Sternenlebens. In einem letzten Akt wird dieser Stern entweder als Supernova explodieren – möglicherweise einige oder alle Staubhüllen wegsprengen – oder zu einem Schwarzen Loch kollabieren, wodurch die Staubhüllen intakt bleiben würden.
Die Forschenden selbst hoffen auf letzteres Szenario. „Eine wichtige Frage in der Astronomie ist, woher der gesamte Staub im Universum stammt. Wenn kohlenstoffreicher Staub wie dieser überlebt, könnte er uns helfen, diese Frage zu beantworten. (…) Wir wissen, dass Kohlenstoff für die Bildung von Gesteinsplaneten und Sonnensystemen wie unserem notwendig ist. Es ist aufregend, einen Einblick zu bekommen, wie binäre Sternsysteme nicht nur kohlenstoffreichen Staub erzeugen, sondern ihn auch in unsere galaktische Nachbarschaft treiben.“
Recherchequelle: ESA
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