MPA-STARTSEITE 
Zurueck zur Startseite
 

  Aktuelle Forschung :: Januar 2009 Zur Übersicht

Neuer Hyperschnellläufer entdeckt: Diesmal war es nicht das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße

Einer Gruppe von Astronomen unter Leitung von Ulrich Heber, Norbert Przybilla (Universität Erlangen-Nürnberg) und Fernanda Nieva (Max-Planck-Institut für Astrophysik) gelang die Entdeckung eines sogenannten Hyperschnellläufers, der aus dem Außenbereich der galaktischen Scheibe stammt. Seine Oberfläche ist mit chemischen Elementen verunreinigt, die in Supernovae erzeugt werden. Ursprünglich muss es sich um ein Doppelsternsystem gehandelt haben, das durch die Explosion des massereicheren Sterns zerrissen wurde. Der Partner wurde dabei ins Weltall hinaus katapultiert.

Abb. 1: Der junge Stern, jetzt im galaktischen Halo, wurde vom äußeren Rand der galaktischen Scheibe geschleudert (Heber et al., 2008, A&A, 483, L21), nicht aus dem galaktischen Zentrum, wie man erwartet hatte (schematische Aussenansicht der Milchstraße).
Originalbild in Abb. 1 mit freundlicher Genehmigung der ESO.

Abb. 2: Das Häufigkeitsmuster chemischer Elemente von HD 271791 weist Verunreinigung durch eine Supernova-/Hypernova-Explosion auf (gefüllte Kreise; Häufigkeit relativ zur Sonne als Funktion der Atomzahl Z, normiert auf Eisen; offene Rechtecke Ergebnisse von Nomoto et al. 2006, NuPhA, 777, 424).

Abb. 3: Doppelsternszenario zur Beschleunigung von HD 271791. a) Ausgangssituation: weites Doppelsternsystem, Primärkomponente M1 > 55 Sonnenmassen, Sekundärkomponente M2 = 11 Sonnenmassen (HD 271791)
b) Schnelle Expansion der Primärkomponente nahe dem Ende des Wasserstoff-Brennens: gemeinsame Hülle und spiralförmige Einwärtsbewegung des Begleitsterns; Verlust der Hülle.
c) Kurzperiodisches Doppelsternsystem, M1 = 20 Sonnenmassen (Wolf-Rayet-Stern mit starken Sternenwind), M2 = 11 Sonnenmassen
d) Asymmetrische Hypernova-/Supernova-Explosion der Primärkomponente, Bildung eines schwarzen Loches und zeitgleich
e) Zerreißen des Systems: HD 271791 entflieht.

Wir danken Frau Mayr-Ihbe (MPE/MPA) für die Bearbeitung der Originalabbildungen 1 und 3.

Das Forscherteam analysierte Daten des ESO 2.2m Teleskops and fand einen Stern, elfmal so schwer wie die Sonne, der mit 2,2 Millionen Kilometer pro Stunde durchs All rasst. Seine Geschwindigkeit ist so hoch, dass die Gravitationskraft der Galaxis nicht ausreicht, um ihn an sich zu binden. Der Stern wird also in den intergalaktischen Raum entweichen. Solche sogenannten Hyperschnellläufer (englisch: Hyper-Velocity Stars) wurden erstmals im Jahre 2005 entdeckt. Trotz intensiver Himmelsdurchmusterungen sind heute nur 16 solcher Objekte bekannt. Die nötige extreme Beschleunigung kann nur ein extremes Objekt, etwa ein Schwarzes Loch, hervorrufen. Ein Schleudermechanismus durch das 4 Mio. Sonnenmassen schwere Schwarze Loch im Zentrum der Milchstrasse wird daher von den Fachleuten favorisiert. Alle Hyperschnellläufer sollten also dem Zentrum der Milchstraße entsprungen sein. Doch HD 271791, so der Name des neuen Hyperschnellläufers, ist anders.

Die Autoren bestimmten die Raumbewegung des Sterns u.a. anhand von Messungen des Hipparcos Satelliten und berechneten seine Flugbahn. Überraschenderweise zeigte es sich, dass das Zentrum der Milchstrasse nicht sein Ausgangsort gewesen sein konnte. Ganz im Gegenteil, der Stern muss aus den äußeren Regionen der galaktischen Scheibe stammen, wo es keine massereichen Schwarzen Löcher gibt. Es muss also einen weiteren Mechanismus geben, der ähnlich leistungsfähig ist wie die Schwarze-Loch-Schleuder.

Hinweise ergaben sich aus der präzisen Analyse hochgenauer Spektren. Das Team nutzte dazu eine neue Analysetechnik linkPfeil.gif[1], die sie bereits bei normalen, massereichen Sternen erfolgreich eingestzten hatten. Dabei fanden sie, dass die chemische Elementzusammensetzung von der normaler Sterne abweicht. Insbesondere sind die chemische Elemente, wie etwa Silizium, die in Supernovae erzeugt werden, überhäufig. Die Oberfläche des Sterns wurde also durch Material kontaminiert, das eine Supernova-Explosion in seiner Nähe ausgeschleudert hat linkPfeil.gif[2]. Die Autoren folgern, dass HD 271791 ursprünglich einen noch massereicheren Begleiter hatte, der schon nach wenigen Millionen Jahren seines Lebens explodierte. Dabei wurde HD 271791 freigesetzt und flog mit seiner Umlaufgeschwindigkeit geradeaus weiter.

Bisher haben Experten ein solches Szenario für die Entstehung von Hyperschnellläufern ausgeschlossen. Die Umlaufsbahn muss nämlich sehr eng sein, so dass der ursprüngliche Begleiter nur wenige Sonnenradien groß sein durfte bevor er explodierte. Normalerweise entstehen Supernovae durch den Kollaps von Riesensternen von vielen hundert Sonnenradien. Die massereichsten Sterne entwickeln sich jedoch in kompaktere sogenannte Wolf-Rayet-Sterne bevor sie explodieren. Die Autoren schlagen daher ein Modell vor, in dem HD 271791 urspünglich um einen Stern von mindestens 55-facher Sonnenmasse kreiste. Unmittelbar vor der Explosion dieses Sterns betrug die Umlaufperiode nur noch einen Tag, so dass HD 271791 schnell genug war um nach seiner Freisetzung der Galaxis zu entfliehen.

Wir sind also Zeugen geworden des viele Millionen Jahre zurückliegenden Kollapses eines sehr massereichen Sternes zu einem Schwarzen Loch. Dies könnte ein wahrhaft spektakuläres Ereignis gewesen sein, denn es könnte sich auch um einen Gamma-Ray-Burst gehandelt haben, der höchstenergetischsten Explosion im Universum überhaupt.


Maria Fernanda Nieva, Ulrich Heber and Norbert Przybilla


Veröffentlichungen:

[1] Maria Fernanda Nieva, "Quantitative Spectroscopy of OB stars.", 2007, cotutelle PhD thesis at University of Erlangen-Nuremberg (Germany) and Observatorio Nacional (Brazil), Verkannten Verlag (Berlin), ISBN: 978-3-00-023064-6

[2] Norbert Przybilla, Maria Fernanda Nieva, Ulrich Heber and Keith Butler, "HD 271791: An Extreme Supernova Runaway B Star Escaping from the Galaxy", 2008, Astrophysical Journal Letters, 684, L103



drucken.gif Druckversion topPfeil.gif Top
© 2003—2018, Max-Planck-Gesellschaft, München
Letzte Änderung: 7.1.2009