Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als Greis

<b>Er galt als Teenie unter den Sternen. Nun ist klar: 49 Lib entstand zu Anbeginn unserer Galaxie. Warum Forscher sich jahrzehntelang geirrt haben.</b>

Nicht 2,3 Milliarden Jahre, sondern ganze zwölf Milliarden Jahre alt ist 49 Lib, ein relativ heller Stern am Südhimmel. Jahrzehntelang waren Forscher mit widersprüchlichen Fakten zu diesem Himmelsobjekt konfrontiert, weil sie es als viel zu jung eingeschätzt hatten. Mit einer neuen Altersbestimmung konnten Astronomen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) nun alle Widersprüche auflösen.

„Bislang war man davon ausgegangen, dass der Stern nur halb so alt ist wie unsere Sonne“, sagt Rolf Chini. „Unsere Daten zeigen jedoch, dass er bereits entstand, als sich unsere Galaxie gebildet hat.“ Der Grund für den Irrtum: Bei dem Himmelsobjekt handelt es sich um ein Doppelsternsystem, wie eine andere Forschergruppe bereits 2016 belegt hatte. Chinis Team zeigte nun den Mechanismus auf, mit dem der Sternenpartner von 49 Lib das falsche Alter vortäuscht.

Bei dem Partner von 49 Lib handelt es sich um einen fast erloschenen Stern, der nahezu unsichtbar ist. Am Ende seines Lebens hatte er einen Teil seiner Materie auf 49 Lib übertragen – und das brachte die Altersschätzungen durcheinander.

Wissenschaftler bestimmen das Alter von Sternen anhand ihrer chemischen Zusammensetzung. Alte Sterne, die sich in der frühen Phase des Universums gebildet haben, enthalten keine schweren Elemente. Denn diese Elemente sind erst durch die Kernfusion vieler Generationen von Sternen entstanden. Junge Sterne wie unsere Sonne besitzen also schwere Elemente, weil sie aus den Überbleibseln vergangener Sterngenerationen hervorgegangen sind.

Weil der rätselhafte Stern 49 Lib schwere Elemente enthält, haben Forscher jahrzehntelang gedacht, er sei relativ jung. Das Bochumer Team fand jedoch heraus, dass die schweren Elemente nicht ursprünglich von 49 Lib stammen, sondern von seinem unsichtbaren Begleiter auf ihn übertragen wurden.

So ähnlich könnte die Zukunft des Doppelsystems aussehen: 49 Lib wird zum Roten Riesen und überträgt einen Teil seiner Masse auf seinen erlöschenden Sternpartner. Dieser könnte dadurch als Supernova explodieren. Illustration: NASA’s Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger

Am Ende ihres Lebens werden Sterne riesengroß; so groß, dass ihre eigene Schwerkraft nicht mehr ausreicht, um die Materie zusammenzuhalten. Sie strömt als Gas ins Weltall. Ist ein zweiter Stern in der Nähe, kann er die abgestoßene Materie mit seiner Schwerkraft anziehen und aufnehmen. Auf diese Weise erhielt 49 Lib seine schweren Elemente.

Das Alter von Sternen bestimmen Astronomen anhand ihrer Spektren. Sie zerlegen das vom Stern ausgestrahlte Licht in seine verschiedenen Anteile und schlüsseln auf, bei welchen Wellenlängen der Stern am meisten Licht abstrahlt. Die Zusammensetzung der chemischen Elemente eines Sterns bestimmt das Spektrum.

Anhand ihrer Daten können die RUB-Forscher nicht nur das Alter des untersuchten Sterns angeben. „Wir können die gesamte Entwicklung dieses Doppelsystems nachvollziehen“, erklärt Rolf Chini. So wissen die Astronomen zum Beispiel auch, mit welchen Massen die Sterne ihr Leben begonnen haben und wie sich diese weiterentwickeln werden.
Vom Weißen Zwerg zur Supernova

Anfangs waren beide Sterne ähnlich massereich wie die Sonne. Als 49 Lib einen Teil der Materie seines erlöschenden Partners übernahm, legte er etwa 0,55 Sonnenmassen an Gewicht zu. Je massereicher ein Stern, desto kürzer ist seine Lebenszeit. Durch die Gewichtszunahme verringert sich die Lebensdauer von 49 Lib somit drastisch. „Er wird sich schnell zu einem Roten Riesen entwickeln und dann zu einem Weißen Zwerg zusammenfallen“, beschreibt Rolf Chini sein Schicksal.

Als Roter Riese wird 49 Lib seine Materie nicht mehr zusammenhalten können – so wie es auch seinem Sternpartner einst erging, der heute schon ein Weißer Zwerg ist. Ein Teil der Materie von 49 Lib wird von seinem erlöschenden Sternpartner angezogen werden. „Wenn dieser das Material nicht in kleinen Ausbrüchen wieder loswerden kann, wird er als Supernova vollständig explodieren“, sagt Chini.

Weitere Infos auf den Seiten der Uni Bochum unter http://news.rub.de/presseinfor…ch-als-galaktischer-greis

Hallo Stefan,

leider bist du mit beiden Überlegungen auf dem Holzweg. Guck mal unter "Blue Straggler", wie die Entwicklung verläuft.

Beide Mitglieder des Sternsystems sind gleich alt, der eine hatte 1.06 Sonnenmassen, der andere 1.00 Sonnenmassen. Dieser winzige Unterschied reicht aber aus, damit der schwerere zum Roten Riesen wird, während der andere noch Normalgröße hat. Der Rote Riese füllt sein Roche-Volumen und gibt dann die Hälfte seiner Masse an den immernoch normalen Begleitstern ab, der daraufhin vom G-Stern zum schwereren F-Stern wird, während dem ursprünglich schwereren Stern irgendwann der Nachschub für die Kernfusion ausgeht und er dadurch zum Weißen Zwerg wird. So ein Weißer Zwerg hat eine Massenobergrenze, deren Überschreiten dein "Überfüttern wäre", während dem normalen Stern egal ist, ob er nun als G-stern oder als F-Stern für sich hin fusioniert. Tatsächlich beginnt das Massentransfer-Spiel erneut, nur in umgekehrter Richtung, wenn der ehemals leichtere Stern nun ebenfalls zum Roten Riesen wird. Gibt der Rote Riese dem Weißen Zwerg etwas weniger als eine Sonnenmasse zurück, dann macht es Puff und wir haben eine Supernova vom Typ Ia.

Das mit den schweren Elementen darf man dabei nicht falsch interpretieren - wir reden hier über die Häufigkeiten sogenannter alpha-Elemente, in diesem Fall Magnesium. Diese Elemente entstehen durch Fusionsprozesse, die Heliumkerne involvieren, also genau das, was im Inneren von Roten Riesen passiert. Zitat aus dem Fachartikel: "It is important to understand that neither stellar magnesium nor iron abundance have anything to do with the age of a star. Instead, the metal enrichment of a star depends on its environment at birth, whereas the age can be inferred from abundance ratios, set by the environment, such as, among others, the iron-to-magnesium abundance ratio."

Viele Grüße
Caro