Quelle: NASA Webb Mission Team, 20. Januar 2026

Auf dem Bild der NIRCam (Nahinfrarotkamera) des Webb-Teleskops zeichnen sich Säulen ab, die wie Kometen mit langen Schweifen aussehen und den Umfang des inneren Bereichs einer expandierenden Gashülle nachzeichnen. Hier prallen glühende Winde aus schnell strömendem, heißem Gas des sterbenden Sterns auf langsamere, kältere Hüllen aus Staub und Gas, die zu Beginn seiner Lebenszeit abgestoßen wurden, und formen so die bemerkenswerte Struktur des Nebels.

Der ikonische Helixnebel wurde in den fast zwei Jahrhunderten seit seiner Entdeckung von zahlreichen boden- und weltraumgestützten Observatorien abgebildet. Die Nahinfrarotaufnahme des Webb-Teleskops zeigt diese Verdichtungen im Vergleich zu dem eher ätherischen Bild des Hubble-Weltraumteleskops der NASA, während die höhere Auflösung die Schärfe der Aufnahme des außer Dienst gestellten Spitzer-Weltraumteleskops der NASA übertrifft. Darüber hinaus zeigt die neue Nahinfrarotaufnahme den deutlichen Übergang zwischen dem heißesten und dem kühlsten Gas, während sich die Hülle vom zentralen Weißen Zwerg ausdehnt.

Ein gleißend heller Weißer Zwerg, der Überrest des sterbenden Sterns, liegt mitten im Nebel, außerhalb des Bildausschnitts des Webb-Teleskops. Seine intensive Strahlung erhellt das umgebende Gas und erzeugt ein farbenprächtiges Spektrum: heißes, ionisiertes Gas in unmittelbarer Nähe des Weißen Zwergs, kühlerer molekularer Wasserstoff weiter außen und schützende Bereiche, in denen sich in Staubwolken komplexere Moleküle bilden können. Diese Wechselwirkung ist von entscheidender Bedeutung, denn sie liefert das Ausgangsmaterial, aus dem in anderen Sternsystemen eines Tages neue Planeten entstehen könnten.

Auf Webbs Aufnahme des Helixnebels repräsentiert die Farbe die Temperatur und die chemische Zusammensetzung. Ein Hauch von Blau markiert das heißeste Gasfeld, das durch die intensive ultraviolette Strahlung des Weißen Zwergs angeregt wird. Weiter außen kühlt das Gas ab, Bereiche in denen sich Wasserstoffatome zu Molekülen verbinden, sind in gelb dargestellt. An den äußeren Rändern zeichnen die rötlichen Töne das kühlste Material nach, wo das Gas dünner wird und sich Staub bilden kann. Zusammengenommen zeigen die Farben, wie der letzte Atemzug des Sterns sich in die Rohstoffe für neue Welten verwandelt und so den Wissensschatz, den Webb über den Ursprung von Planeten gewonnen hat, erweitert.

Spitzers Untersuchungen des Helixnebels deuteten auf die Bildung komplexerer Moleküle hin, doch Webbs Auflösung zeigt, wie diese in abgeschirmten Bereichen des Nebels entstehen. Achten Sie auf dem Webb-Bild auf dunkle Bereiche inmitten des leuchtenden Oranges und Rots.

Der Helixnebel befindet sich 650 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Wassermann. Aufgrund seiner relativen Nähe zur Erde und seiner Ähnlichkeit mit dem „Auge Saurons“ ist er bei Hobbyastronomen und professionellen Astronomen gleichermaßen beliebt.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Weltraumteleskop für die Weltraumforschung. Webb entschlüsselt Geheimnisse unseres Sonnensystems, richtet den Blick auf ferne Welten um andere Sterne und erforscht die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums sowie unseren Platz darin. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner, der ESA (Europäische Weltraumorganisation) und der CSA (Kanadische Weltraumagentur).

Weitere Informationen zu Webb finden Sie unter: https://nasa.gov/webb

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• Planetarische Nebel

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Quelle: ASTRON NL, 17. Juli 2025.

17. Juli 2025 – Dwingeloo – Entdeckung einer neuen Klasse kosmischer Radioemitter

Die Quelle mit der offiziellen Bezeichnung ILT J163430+445010 scheint zu einer bisher unbekannten Klasse von Objekten zu gehören, die als Long-Period Transients (LPTs) bekannt sind: rätselhafte Himmelskörper,
die viel langsamer als typische Pulsare helle Radiopulse aussenden.

Dieses System, das Tausende von Lichtjahren von der Erde entfernt ist, erzeugt alle 14 Minuten Radiopulse und weist dabei eine außergewöhnliche Eigenschaft auf. Einige Pulse haben Radiowellen, die sich im Kreis drehen (zirkulare Polarisation), während andere in geraden Linien schwingen (lineare Polarisation). „J1634+44 ist selbst unter der kleinen Population von Langzeit-Transienten, die bisher gefunden wurden, einzigartig“, sagte Sanne Bloot. „Sein schneller Polarisationswechsel von zirkular zu linear wurde bisher noch bei keinem anderen Objekttyp beobachtet und bietet uns eine seltene Gelegenheit, die Physik hinter diesen hellen und rätselhaften Impulsen zu untersuchen.“

Um die Natur des Objekts zu identifizieren, das die Impulse aussendet, kombinierten die Forscher Radiobeobachtungen mit Beobachtungen im Infrarot-, optischen und ultravioletten Bereich. Ihre Analyse deutet auf einen Weißen Zwerg hin: den heißen, dichten Kern, der übrig bleibt, wenn ein Stern wie unsere Sonne stirbt. Dieser Weiße Zwerg hat eine Oberflächentemperatur zwischen 15.000 und 33.000 Grad Celsius und ist damit viel heißer als unsere Sonne.

Hinweise auf einen versteckten Begleiter, der die Radioemissionen auslöst

Eine weitere außergewöhnliche Eigenschaft dieser Objekte ist, dass die Radiopulse in einem merkwürdigen Rhythmus eintreffen: Sie kommen paarweise, aber erst nachdem sich der tote Stern mehrmals gedreht hat, ohne dass dabei erkennbare Signale erzeugt wurden. Astronomen glauben, dass dieses Muster darauf hindeutet, dass der Weiße Zwerg einen Begleiter hat, möglicherweise einen anderen toten Stern oder einen gescheiterten Stern, einen sogenannten Braunen Zwerg, der durch magnetische Wechselwirkungen die Radioemissionen auslöst.

„Bemerkenswert ist, dass die Zeit zwischen den Impulspaaren einem choreografierten Muster zu folgen scheint“, sagte Dr. Harish Vedantham, Astronom bei ASTRON und Mitautor der Studie. „Wir glauben, dass dieses Muster wichtige Informationen darüber enthält, wie der Begleiter den Weißen Zwerg dazu veranlasst, Radiowellen auszusenden. Eine fortgesetzte Beobachtung sollte uns helfen, dieses Verhalten zu entschlüsseln, aber im Moment stehen wir vor einem echten Rätsel.“

Bislang wurden nur zehn dieser langsam pulsierenden Radioquellen gefunden, sodass jede neue Entdeckung für das Verständnis ihrer Funktionsweise von großem Wert ist. Im Gegensatz zu den meisten früheren Entdeckungen, die hinter Staubwolken und Sternen verborgen waren, befindet sich diese in einem relativ klaren Teil des Himmels und kann detailliert untersucht werden.

Die Entdeckung wurde durch eine systematische Suche nach Impulsen in den Daten des LOFAR Two Metre Sky Survey ermöglicht, einer hochempfindlichen Untersuchung des nördlichen Himmels. Da LOFAR seine Himmelsuntersuchung fortsetzt, erwartet das Team, noch mehrere solcher Objekte zu entdecken. Diese bevorstehenden Entdeckungen könnten endgültig erklären, wie tote Sterne als radioemittierende Leuchtfeuer wieder zum Leben erweckt werden.

J1634+44 wurde gleichzeitig mit dem CHIME-Teleskop von einem Team unter der Leitung von Dr. Fengqiu Adam Dong entdeckt. Ihre Arbeit mit dem Titel „CHIME/FRB Discovery of an Unusual Circularly Polarized Long-Period Radio Transient with an Accelerating Spin Period” wurde im Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

LOFAR enthüllt seltene pulsierende tote Sterne

IDie Quelle wurde bei einer systematischen Suche nach ungewöhnlichen Radiosignalen im Rahmen des LOFAR Two-Metre Sky Survey entdeckt, der große Bereiche des nördlichen Himmels überwacht. Dank der Empfindlichkeit von LOFAR für zirkular polarisierte Radiowellen, die sich wie Korkenzieher drehen, konnte das Team die charakteristische Signatur dieses Systems erkennen. Über einen Zeitraum von fast vier Jahren verfolgten die Astronom*innen die Quelle und zeichneten 19 separate Radiobursts auf. Der hellste davon war hunderte Male stärker als das schwächste nachweisbare Signal.

Diese Entdeckung zeigt, wie moderne Radioteleskope seltene kosmische Phänomene aufdecken können, die für Asteronom*innen bisher unsichtbar waren. Während LOFAR seine Himmelsdurchmusterung fortsetzt, erwartet das Team, mehrere weitere dieser mysteriösen, Radiowellen aussendenden toten Sternsysteme zu entdecken, die eine völlig neue Population kosmischer Objekte offenbaren könnten. Diese Forschung und die zu erwartenden weiteren Entdeckungen könnten endgültig erklären, wie tote Sterne als radioemittierende Leuchtfeuer wieder zum Leben erweckt werden können.

Forschungsteam

Die Forschungsergebnisse wurden in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht und sind das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen ASTRON, der Universität Groningen, der Universität Amsterdam, der Universität Texas in Austin, der Universität Hawaii, der Universität Leiden und der Universität Edinburgh.

Artikel:

1) Strongly polarised radio pulses from a new white dwarf hosting
long-period transient: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2025/07/aa55131-25/aa55131-25.html

2) CHIME/FRB Discovery of an Unusual Circularly Polarized Long-Period Radio Transient with an Accelerating Spin Period: https://arxiv.org/abs/2507.05139

Über LOFAR ERIC:

LOFAR (LOw Frequency ARray) ist das weltweit größte und empfindlichste Radioteleskop, das bei niedrigen Frequenzen (10–240 MHz) eingesetzt werden soll. Es besteht aus 52 Antennenstationen, die strategisch günstig in ganz Europa verteilt sind: in den Niederlanden, Frankreich, Deutschland, Irland, Lettland, Polen, Schweden und dem Vereinigten Königreich. Der Bau von zwei weiteren internationalen Stationen in Italien und Bulgarien ist geplant.

LOFAR wurde ursprünglich von ASTRON (dem niederländischen Institut für Radioastronomie) entwickelt und hat die Niederfrequenz-Radioastronomie revolutioniert, was in den letzten zehn Jahren zu einer beeindruckenden Anzahl wissenschaftlicher Veröffentlichungen geführt hat. LOFAR bietet eine unübertroffene Empfindlichkeit – über 100 Mal besser als frühere Teleskope, die bei diesen Frequenzen eingesetzt wurden – mit einer außergewöhnlichen Bildauflösung und multidirektionalen Beobachtungsmöglichkeiten.

Seit Dezember 2023 wird die Infrastruktur von LOFAR ERIC verwaltet, einer einzigen juristischen Person in der Europäischen Union, deren Gründungsmitglieder Bulgarien, Deutschland, Irland, Italien, die Niederlande und Polen sind. Mit dem Beitritt Schwedens und des Vereinigten Königreichs ist die Gesamtzahl der Mitglieder auf acht Länder gestiegen, wobei die fortgesetzte Zusammenarbeit mit Instituten in Frankreich und Lettland eine weitere Beteiligung an der verteilten Infrastruktur und dem Forschungsprogramm von LOFAR sicherstellt.

LOFAR führt derzeit eine umfassende Aufrüstung (LOFAR 2.0) durch, die seine wissenschaftlichen Forschungskapazitäten erheblich verbessern und erweitern wird.

Auswirkungen auf die Forschung

Die umfassenden Datenarchive von LOFAR ermöglichen Forschern weltweit den Zugriff auf und die Analyse von vielfältigen astronomischen Beobachtungen und fördern so die globale wissenschaftliche Zusammenarbeit. Diese Archive enthalten detaillierte Beobachtungen von Galaxien und anderen kosmischen Phänomenen und dienen als dynamische Ressource zur Vertiefung unseres Verständnisses des Universums.
Die leistungsstarken Rechen- und Datenspeichereinrichtungen für LOFAR – sowohl inhaltlich als auch vom Umfang her astronomisch – werden in verteilten Rechenzentren in Amsterdam (Niederlande), Jülich (Deutschland) und Posen (Polen) gehostet.

ASTRON ist das niederländische Institut für Radioastronomie und gehört zur Institutsorganisation der NWO. Unsere Mission ist es, Entdeckungen in der Radioastronomie zu ermöglichen. Dazu entwickeln wir neue und innovative Technologien, setzen Weltklasse-Radioastronomieanlagen wie das Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) und das Low Frequency Array (LOFAR) ein und betreiben astronomische Grundlagenforschung.

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Radioteleskop LOFAR

Der Beitrag ASTRON: Astronomen entdecken ein Sternsystem mit einem Weißen Zwerg, das helle Radiowellenimpulse mit einem seltsamen Rhythmus aussendet. erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Institute of Science and Technology Austria (ISTA) 27. August 2024.

27. August 2024 – Ein Stern mit zwei Gesichtern. Ein Stern, der die Masse der Sonne mit der Kompaktheit des Mondes vereint. Sternüberreste, die ganze Planeten verschlingen und deren Umlaufbahnen beeinflussen. Ilaria Caiazzo ist für atemberaubende Entdeckungen bekannt. Nun verstärkt sie das Team der Astrophysiker:innen am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) als neue Assistenzprofessorin. Ihr Weg führte sie von der Philosophie zum Studium der Entwicklung und des Todes von Sternen. Gleichzeitig widmete sie sich ihren vielfältigen Interessen – inklusive der Filmproduktion.

Ilaria Caiazzo hatte schon immer viele Interessen. Ihr Weg zur Astrophysik begann in der Philosophie und Metaphysik mit Fragen wie ‚Was ist Zeit?‘, ‚Woher kommen wir?‘, und ‚Was ist der Ursprung des Universums?‘. „Die Astronomie ist eine seltsame Art von Wissenschaft, die sich stark auf Beobachtungen stützt. Wir können keine Experimente durchführen; stattdessen beobachten wir und versuchen, das Gesehene zu verstehen“, erklärt sie. „Es fühlt sich an wie Detektivarbeit: Man sammelt wertvolle Beweise, ohne dabei den Tatort durcheinanderzubringen.“

Neutronensterne und Weiße Zwerge
Zurzeit interessiert sich Caiazzo besonders für Neutronensterne. Diese haben eine ähnliche Masse wie die Sonne, sind aber so klein wie eine Stadt. „Ihre Dichte ist dementsprechend so hoch, dass ein Löffel eines Neutronensterns mehr wiegen würde als der Mount Everest“, so Caiazzo. Um solche Sterne zu verstehen, benötigt man die gesamte Physik, von der allgemeinen Relativitätstheorie bis zur Quantenmechanik. Die extreme Natur der Neutronensterne ermöglicht es den Wissenschafter:innen, die Gesetze der Physik in Bereichen zu testen, die in Laboren auf der Erde nicht realisierbar sind.

Außerdem erforscht Caiazzo Weiße Zwerge – häufig vorkommende Sternüberreste, die es Forschenden ermöglichen, die Entwicklung fast aller Sterne und Planetensysteme im Universum, einschließlich des Sonnensystems, zu verstehen. Weiße Zwerge haben eine Masse, die der Sonne ähnelt, sind jedoch so kompakt wie die Erde. Bevor unsere Sonne zu einem Weißen Zwerg wird und stirbt, wird sie sich zuerst ausdehnen und Merkur, Venus und vielleicht sogar die Erde verschlingen, während sie die Umlaufbahnen von vielen Planeten zerstört. Die äußerste Schicht von Weißen Zwergen besteht aus dem leichtesten Element, in der Regel Wasserstoff. Es wurde vorhergesagt, dass einige wasserstoffdominierte Weiße Zwerge in einem bestimmten Stadium ihrer Entwicklung in heliumreiche Weiße Zwerge übergehen. Da diese Schichten gasförmig sind, würde man erwarten, dass ein solcher Übergang auf der gesamten Oberfläche des Sterns gleichmäßig verläuft. Im Jahr 2023 machte Caiazzo jedoch die bedeutende Entdeckung eines ‚zweiseitigen‘ Weißen Zwergs mit dem Spitznamen ‚Janus‘. „Janus weist eine scharfe Grenze zwischen seiner wasserstoffreichen und seiner heliumreichen Seite auf, was noch nie zuvor beobachtet wurde. Um diese gasförmigen Elemente getrennt zu halten, muss Janus an seiner Oberfläche ein Magnetfeld haben, das diese Asymmetrie erzeugt“, erklärt Caiazzo.

Filmproduzentin und Ritterin des Verdienstordens
Neben der Forschung schreibt Caiazzo leidenschaftlich Drehbücher und produziert diese. Ihre Zeit muss sie sich dafür sehr gut einteilen, um alle ihre Interessen unter einen Hut zu bringen. Kurz bevor sie ans Institute of Science and Technology Austria (ISTA) kam, wurde Sie zur Ritterin des Verdienstordens der Italienischen Republik geschlagen. „Für meine Forschung ausgezeichnet zu werden, wirkte fast wie ein Traum. Das Medieninteresse in Italien und auf der ganzen Welt begann mit meiner ersten Publikation in Nature, in der ich den kleinsten beobachteten mondgroßen Weißen Zwerg beschrieb. Als dann die Entdeckung des Sterns mit den zwei Gesichtern hinzukam, wurde die Aufmerksamkeit noch größer.“

ISTA zu einem Anziehungspunkt für Astronomie machen
Schon bei ihrem ersten Besuch am ISTA während des Bewerbungsprozesses hatte Caiazzo das Gefühl, dass dies ein Ort ist, an dem man spannende Dinge (er)schaffen und den aufstrebenden Bereich der Astronomie mitgestalten kann. „Meine Kolleg:innen und ich arbeiten daran, das ISTA zu einem Zentrum für Astronomie in Europa zu entwickeln, ein Zentrum mit hoher Anziehungskraft”, fügt sie abschließend hinzu.

Erfahren Sie mehr über Caiazzo und ihre Forschung in ihrem Interview auf der ISTA-Website:
https://ista.ac.at/de/news/vom-leben-und-nachleben-der-sterne/

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• Sternentwicklung
• Institute of Science and Technology Austria (ISTA)

Der Beitrag Vom Leben und Nachleben der Sterne erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Im Februar 1946 verpasst der Amateurastronom Leslie Peltier die Gelegenheit seines Lebens: Im Sternbild Nördliche Krone ereignet sich ein regelmäßiges, aber seltenes astronomisches Ereignis, auf das er bereits Jahrzehnte gewartet hatte: Es erscheint für wenige Stunden ein neuer Stern – ein Lichtpunkt, der mit bloßem Auge sichtbar ist und der vorher nicht da zu sein schien.

Franzi erzählt in dieser Folge vom Phänomen solcher Stellae Novae, kurz Novae. Anders als der Name vermuten lässt, handelt es sich aber gar nicht um neue Sterne, sondern lediglich um das kurzzeitige Aufleuchten eines alten Weißen Zwergs in einer gewaltigen Wasserstoffexplosion. Obwohl Astronominnen und Astronomen den Prozess heute grob verstanden haben, sind noch viele Fragen um die Nova offen. Da passt es ganz gut, dass derzeit der fragliche Stern im Sternbild Nördliche Krone kurz vor dem nächsten Ausbruch steht.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Novae

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Ein neuer Stern – die bevorstehende Nova erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESON 26. Februar 2024.

26. Februar 2024 – „Wir wissen, dass sich einige Weiße Zwerge – die langsam auskühlenden, glühenden Reste von Sternen wie unsere Sonne – Teile ihrer Planetensysteme einverleiben. Jetzt haben wir entdeckt, dass das Magnetfeld des Sterns bei diesem Prozess eine Schlüsselrolle spielt. Das Ergebnis ist eine Art Narbe auf der Oberfläche des Weißen Zwerges“, sagt Stefano Bagnulo, Astronom am Armagh Observatory and Planetarium in Nordirland, Vereinigtes Königreich, und Hauptautor der Studie.

Bei der vom Team beobachteten Narbe handelt es sich um eine Anhäufung von Metallen auf der Oberfläche des Weißen Zwerges WD 0816-310, dem erdgroßen Überrest eines Sterns, der unserer Sonne ähnelte, aber etwas größer war als sie. „Wir haben festgestellt, dass diese Metalle von einem Planetenfragment stammen, das so groß ist wie oder möglicherweise größer als Vesta. Vesta hat einen Durchmesser von etwa 500 Kilometern und ist der zweitgrößte Asteroid im Sonnensystem“, sagt Jay Farihi, Professor am University College London, Großbritannien, und Mitautor der Studie.

Die Beobachtungen lieferten auch Hinweise darauf, woher der Stern seine Metallnarbe hat. Das Team stellte fest, dass sich die Stärke des metallischen Abdrucks mit der Rotation des Sterns veränderte. Dies deutet darauf hin, dass sich die Metalle auf einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche des Weißen Zwerges konzentrieren und nicht gleichmäßig über ihn verteilt sind. Sie fanden auch heraus, dass diese Veränderungen mit den Schwankungen des Magnetfelds des Weißen Zwerges einhergingen, was darauf hindeutet, dass sich diese Metallnarbe an einem seiner Magnetpole befindet. Zusammengenommen deuten diese Hinweise darauf hin, dass das Magnetfeld Metalle auf den Stern schleuste, wodurch die Narbe entstand [1].

„Überraschenderweise war das Material nicht gleichmäßig über die Oberfläche des Sterns verteilt, wie es theoretisch vorhergesagt wurde. Stattdessen handelt es sich bei dieser Narbe um einen konzentrierten Fleck aus Planetenmaterial, der von demselben Magnetfeld festgehalten wird, das auch die einfallenden Fragmente abgelenkt hat“, sagt Mitautor John Landstreet, Professor an der University of Western Ontario, Kanada. Er ist auch am Armagh Observatorium and Planetarium tätig. „So etwas hat man noch nie gesehen.“

Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, nutzte das Team den Alleskönner am VLT namens FORS2, mit dem sie die Metallnarbe nachweisen und mit dem Magnetfeld des Sterns in Verbindung bringen konnten. „Die ESO verfügt über die einzigartige Kombination von Fähigkeiten, die für die Beobachtung schwacher Objekte wie Weißer Zwerge und die empfindliche Messung stellarer Magnetfelder erforderlich sind“, sagt Bagnulo. In seiner Studie stützte sich das Team auch auf Archivdaten des X-shooter-Instruments des VLT, um seine Ergebnisse zu bestätigen.

Mithilfe solcher Beobachtungen können Astronominnen und Astronomen die Zusammensetzung der Masse von Exoplaneten, also Planeten, die andere Sterne außerhalb des Sonnensystems umkreisen, ermitteln. Diese einzigartige Studie zeigt auch, wie Planetensysteme dynamisch aktiv bleiben können, selbst nach ihrem „Tod“.

Endnoten
[1] In der Vergangenheit haben Astronominnen und Astronomen zahlreiche Weiße Zwerge beobachtet, die durch über die Oberfläche des Sterns verstreute Metalle verunreinigt waren. Es ist bekannt, dass diese von zerbrochenen Planeten oder Asteroiden stammen, die dem Stern zu nahe gekommen sind. Sie folgen Bahnen, die ähnlich wie die von Kometen in unserem Sonnensystem den Stern streifen. Bei WD 0816-310 ist das Team jedoch zuversichtlich, dass verdampftes Material ionisiert und durch das Magnetfeld des Weißen Zwerges auf die Magnetpole gelenkt wurde. Dieser Prozess ähnelt der Entstehung von Polarlichtern auf der Erde und auf dem Jupiter.

Weitere Informationen
Diese Forschungsarbeit wurde in einer Veröffentlichung mit dem Titel „Discovery of magnetically guided metal accretion onto a polluted white dwarf“ (Entdeckung der magnetisch gesteuerten Metallakkretion auf einem verunreinigten Weißen Zwerg) vorgestellt, die in The Astrophysical Journal Letters (doi:10.3847/2041-8213/ad2619) erscheint.

Das Team besteht aus Stefano Bagnulo (Armagh Observatory & Planetarium, Vereinigtes Königreich [Armagh]), Jay Farihi (Department of Physics and Astronomy, University College London, Vereinigtes Königreich), John D. Landstreet (Armagh; Department of Physics & Astronomy, Western University, Kanada) und Colin P. Folsom (Tartu Observatory, University of Tartu, Estland).

Über die ESO
Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftler*innen weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie.

Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt.

Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Forschungsartikel
pdf: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2403/eso2403a.pdf

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• Weisse Zwerge

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Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen 11. Oktober 2023.

11. Oktober 2023 – Sonnenähnliche Sterne beenden ihr Leben als Weißer Zwerg. Manche davon sind von einem planetarischen Nebel umgeben, der aus Gas besteht, das der sterbende Stern kurz vor seinem Tod abgestoßen hat. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Professor Klaus Werner vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen untersuchte jetzt erstmals einen Zentralstern eines planetarischen Nebels, der sich in einem offenen Sternhaufen befindet. Die Forscherinnen und Forscher konnten die Masse, die der Zentralstern im Laufe seines Lebens verloren hat, exakt bestimmen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

In unserer Milchstraße gibt es mehr als tausend offene Sternhaufen. Jeder von ihnen umfasst eine Ansammlung von bis zu einigen Tausend Sternen, die gleichzeitig aus einer dichten Wolke von Gas und Staub entstanden sind. „Dass die Sterne eines Haufens alle das gleiche Alter haben, hat für die Astrophysik eine besondere Bedeutung“, berichtet Klaus Werner. Sie unterschieden sich lediglich in ihrer Masse. „Je massereicher ein Stern ist, desto schneller verbraucht er seinen Kernbrennstoff durch die Fusion von Wasserstoff zu Helium. Desto kürzer ist auch sein Leben und desto schneller die Entwicklung zum Weißen Zwerg“, erklärt er.

Momentaufnahme der Entwicklung
Die Beobachtung eines Sternhaufens zeige wie ein Schnappschuss, wie weit entwickelt Sterne unterschiedlicher Masse im jeweils gleichen Alter zu einem bestimmten Zeitpunkt sind, sagt Werner: „In der Astronomie lassen sich Sternhaufen als eine Art Labor nutzen, in dem wir messen können, wie zuverlässig unsere Theorien der Sternentwicklung sind.“ Eine der größten Unsicherheiten in der Theorie der Sternentwicklung sei bisher die Frage, wie viel Materie ein Stern im Laufe seines Lebens verliert. Dieser Massenverlust sei erheblich. „Sterne wie unsere Sonne verlieren knapp die Hälfte ihrer Masse, bis sie sich zum Weißen Zwerg entwickelt haben. Sterne mit der achtfachen Masse der Sonne verlieren sogar rund 80 Prozent ihrer Masse“, sagt der Astrophysiker. Die Beziehung zwischen der Geburtsmasse der Sterne und der Masse zum Zeitpunkt des Todes als Weißer Zwerg bezeichnet man in der Astronomie als die Anfangs-Endmassen-Relation.

Die Masse von Weißen Zwergen in Sternhaufen könne bei der Beobachtung direkt mit der Masse in Beziehung gesetzt werden, die diese bei ihrer Geburt hatten, berichtet Werner: „Ganz besonders aussagekräftig sind die Daten sehr junger Weißer Zwerge, genau das sind Zentralsterne planetarischer Nebel.“ Man kenne bisher nur drei Sternhaufen, die einen planetarischen Nebel enthalten. „Bisher war noch keiner von deren Zentralsternen untersucht worden, weil sie alle sehr weit entfernt und lichtschwach sind.“

Spezielle chemische Zusammensetzung
Das Forschungsteam hat nun eines der größten Teleskope der Welt, das Zehn-Meter-Teleskop GRANTECAN auf der Kanareninsel La Palma, auf den Zentralstern im Sternhaufen Messier 37 gerichtet und dessen Spektrum analysiert. Die Masse wurde auf 0,85 Sonnenmassen bestimmt und die ursprüngliche Masse auf 2,8 Sonnenmassen. „Der Stern hat also im Laufe seines Lebens 70 Prozent seiner Materie verloren“, erklärt Werner. Eine weitere Besonderheit sei seine spezielle chemische Zusammensetzung. Er habe keinen Wasserstoff mehr an der Oberfläche, was auf ein ungewöhnliches Ereignis in seiner jüngsten Vergangenheit hindeute: ein kurzzeitiges Wiederaufflammen der Kernfusion.

Die genaue Kenntnis der Anfangs-Endmassen-Relation ist von fundamentaler Bedeutung in der Astrophysik, sagt Werner. Sie entscheide darüber, ob ein Stern sich zum Weißen Zwerg entwickelt, in einer Supernova-Explosion zum Neutronenstern wird oder gar ein schwarzes Loch als Endstadium übrigbleibt. „Andererseits werden aus der ausgestoßenen Materie neue Sterngenerationen gebildet, die mit schweren Elementen als Produkte von Kernreaktionen angereichert sind. Davon hängt die chemische Entwicklung von Galaxien und letztendlich des gesamten Universums ab.“

Originalpublikation:
K. Werner, N. Reindl, R. Raddi, M. Griggio, L.R. Bedin, M.E. Camisassa, A. Rebassa-Mansergas, S. Torres, P. Goodhew: The unusual planetary nebula nucleus in the Galactic open cluster M37 and six further hot white dwarf candidates. Astronomy & Astrophysics, doi.org/10.1051/0004-6361/202347217.
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/10/aa47217-23/aa47217-23.html,
pdf: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2023/10/aa47217-23.pdf;

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• Planetarische Nebel

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Quelle: Universität Hamburg 1. September 2023.

1. September 2023 – Durch die Messung einer sogenannten „Type Ia“-Supernova – also einer der energiereichsten Explosionen, die es im Universum gibt – konnte nachgewiesen werden, dass sich das Universum beschleunigt ausdehnt. Dafür erhielten Forscher 2011 den Physik-Nobelpreis. Grundlage für dieses Ereignis scheint die Explosion eines sogenannten „weißen Zwergs“ gewesen zu sein.

Weiße Zwerge sind sehr kompakte Objekte, die aus Sternen am Ende ihres Lebenszyklus entstehen und eine extreme Materiedichte haben. Wenn eine kritische Masse (Chandrasekhar-Grenze) erreicht wird, kommt es zum Kollaps, der zugleich Ursprung der Supernova sein könnte. Doch wo liegt diese kritische Masse und wie wird sie erreicht? Das möchte Prof. Dr. Thomas Kupfer in seinem Projekt „CompactBINARIES“ herausfinden, das nun vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) im Rahmen eines Starting Grants gefördert wird.

„Möglich ist etwa, dass sich zwei weiße Zwerge in einem extrem kompakten Doppelstern umkreisen. Die beiden Objekte kommen sich immer näher, bis sie schließlich verschmelzen und dabei die kritische Masse erreichen“, erklärt Kupfer. Möglich sei aber auch, dass der weiße Zwerg Materie von einem Begleitstern aufnehme und so die kritische Masse erreiche.

Um zu erforschen, ob kompakte Doppelsterne aus weißen Zwergen die Basis für Supernovae sein könnten, müssen sie genauer verstanden werden. Kupfer und sein Team wollen daher mithilfe von Himmelsmusterungen tausende dieser Doppelsterne kartieren und untersuchen. Basis dafür sind die Gravitationswellen, die von den Doppelsternen abgegeben werden. „Mit modernen Geräten wie BlackGEM oder SDSS-V wird der Himmel automatisiert und wiederholt durchmustert. Wir können in den Daten gezielt nach den Quellen der Gravitationswellen suchen und so die kompakten Doppelsterne identifizieren“, erklärt der Physiker. Um die riesigen Datenmengen entsprechend zu filtern, wird das Team unter anderem Techniken des maschinellen Lernens anwenden.

Die geeigneten Doppelsterne werden dann intensiv weiter beobachtet, wofür neben dem Hubble Space Teleskop und den Großteleskopen der Europäischen Südsternwarte auch das TIGRE-Teleskop in Mexiko zum Einsatz kommt. Dieses wird unter Federführung der Hamburger Sternwarte betrieben. Auch das Oskar-Lühning-Teleskop in Bergedorf wird für die Forschung verwendet werden. „Obwohl tausende dieser Doppelsterne in der Milchstraße vorhergesagt sind, kennen wir bisher gerade einmal zwei Dutzend. Das soll sich mit unserer Forschung ändern. So können wir die Ursprünge von Supernovae besser verstehen“, so Kupfer.

„CompactBINARIES“ startet im September 2023 und wird über fünf Jahre gefördert. Prof. Dr. Thomas Kupfer hat zum 1. September eine Professur für „Physik, insbesondere Galaktische Astronomie“ an der Universität Hamburg angetreten. Er wird an der Hamburger Sternwarte am Fachbereich Physik forschen und ist Mitglied im Exzellenzcluster „Quantum Universe“.

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• Doppelsterne

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Quelle: Universität Potsdam 29. August 2023.

29. August 2023 – Warum spucken Vulkane Lava? Welche Geheimnisse stecken in der Luft? Warum ist Jura schon für Kinder interessant? Und wie kann das Klassenzimmer der Zukunft aussehen? Bei der 18. Potsdamer Kinder-Universität, die am 29. September 2023 auf dem Uni-Campus in Golm stattfindet, werden diese und viele weitere Fragen beantwortet. Außerdem gibt es Spannendes über Schwarze Löcher, das Geheimnis der Schöpfung und des Urknalls sowie die Wunder der Pflanzenwelt zu erfahren. Zu den 13 Vorlesungen werden bis zu 2.000 Kinder der dritten und vierten Klassen erwartet. Das thematische Spektrum reicht von A wie Astronomie bis Z wie Zoologie. Zusätzlich werden einige der Vorlesungen online gestreamt, damit alle, für die der Weg zu weit ist, trotzdem live dabei sein können! Ab dem 5. September 2023 ist die Anmeldung möglich unter https://www.uni-potsdam.de/de/up-entdecken/up-erleben/kinder-universitaet/vor-ort.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus verschiedensten Disziplinen laden die Studierenden von morgen dazu ein, einen Tag lang Uni-Luft zu schnuppern und mehr über ihre spannende Forschung zu erfahren. So erklärt ein Ernährungswissenschaftler, warum uns Süßes so gut schmeckt und wieso es trotzdem nicht nur gut für uns ist. Ein Historiker berichtet davon, was und wie die Menschen in der Antike gegessen haben und wie man darüber heute noch etwas herausfinden kann. Ein Gartenpädagoge vom Botanischen Garten führt durch die Wunder und Kuriositäten der Pflanzenwelt – und das nicht nur mit Bildern, denn er bringt auch welche mit, wie eine Toilettenpflanze oder einen Leberwurstbaum!

Andere Vorlesungen laden zu Reisen und Abenteuern ein: mit einem Astrophysiker ins All zu Schwarzen Löchern, Roten Riesen und Weißen Zwergen, mit einer Geoforscherin in die Welt der brodelnden und zischenden Vulkane oder mit einer Bildungsforscherin ins Klassenzimmer der Zukunft – mit Chatbot auf dem Tablet, VR-Brille und Roboter.

Die erste Vorlesungsstaffel beginnt um 9.30 Uhr, die zweite um 11.15 Uhr. Zuvor werden die Mädchen und Jungen auf dem Campus Golm offiziell begrüßt. Im Anschluss an die Vorlesungen können sie in der Mensa Mittag essen und sich bei Bewegungsspielen des Hochschulsports austoben.

Zeit: 29.August 2023, Begrüßung: 9.00 und 10.45 Uhr
Ort: Campus Golm, Karl-Liebknecht-Str. 24–25, 14476 Potsdam
E-Mail: kinderuni(at)uni-potsdam.de
Internet: https://www.uni-potsdam.de/de/up-entdecken/up-erleben/kinder-universitaet

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Quelle: AIP 15. Juni 2023.

15. Juni 2023 – Der neue Weiße-Zwerg-Pulsar, ein extrem enges Doppelsternsystem aus einem Weißen und einem Roten Zwergstern, die gemeinsam in die Sonne passen würden, ist erst das zweite bekannte seiner Art.

Weiße Zwerge sind extrem verdichtete Sternreste mit der Masse unserer Sonne aber der geringen Größe unseres Planeten Erde. Sie entstehen, wenn ein Stern mit geringer Masse seinen gesamten Brennstoff verbrannt hat, seine äußeren Schichten verliert und sein Inneres stark kontrahiert. Sie werden auch als „stellare Fossilien“ bezeichnet und bieten Einblicke in verschiedene Aspekte der Sternentwicklung.

Pulsare hingegen sind seit den 1960er Jahren bekannt und man kennt mehr als 3000 davon. Dabei handelt es sich um schnell rotierende, stark magnetische Neutronensterne, in denen geladene Teilchen durch ultrastarke elektrische Felder aus der Oberfläche gerissen und auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. In Folge dessen senden sie Strahlung, also Licht, aus, und das vom Radio- bis in den Röntgen- oder sogar Gammabereich. Wegen der schnellen Rotation der Sterne treffen jeweils kurze Pulse der Strahlung an der Erde ein, womit sich die Namensgebung – Pulsar – begründet.

Zur großen Überraschung der wissenschaftlichen Gemeinschaft wurde im Jahr 2016 erstmals das Pulsarphänomen auf einem Weißen Zwerg beobachtet. Die Überraschung lag darin, dass in diesem Stern, AR Scorpii, weder die extrem schnelle Rotation noch die starken elektrischen Felder der eigentlichen Pulsare vorhanden waren. Der Weiße Zwergstern jedoch war in einem sehr engen Doppelsternsystem anzutreffen und wurde von seinem unmittelbaren Nachbarn, einem sonnenähnlichen Roten Zwergstern, durch Injektion in sein Magnetfeld mit Teilchen versorgt. Dadurch wird das Pulsarphänomen von außen entfacht und der rote Begleitstern wie mit einem Stroboskop bestrahlt, so dass das gesamte System in regelmäßigen Abständen dramatisch heller und schwächer wird. Die beiden Sterne, der Weiße und der Rote Zwerg, sind so eng benachbart, dass sie in unsere Sonne hineinpassen würden.

Entscheidend ist das Vorhandensein eines starken Magnetfeldes, dessen Ursache Astrophysikerinnen und Astrophysiker jedoch nicht kennen. Eine Schlüsseltheorie, die die starken Magnetfelder erklärt, ist das „Dynamomodell“ – es besagt, dass Weiße Zwerge Dynamos, elektrische Generatoren, in ihrem Kern haben, so wie die Erde, nur viel stärker. Um diese Theorie zu überprüfen, mussten Forschende jedoch nach anderen Weißen-Zwerg-Pulsaren suchen, um zu sehen, ob ihre Vorhersagen zutreffen.

In zwei neuen Studien, die parallel in Nature Astronomy und Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden, beschreibt ein internationales Team unter Beteiligung des AIP den neu entdeckten Weißen-Zwerg-Pulsar J1912-4410 (eRASSU J191213.9-441044). Er ist 773 Lichtjahre von der Erde entfernt und dreht sich in fünf Minuten einmal um die eigene Achse, also 300-mal schneller als unser Planet. Der Weiße-Zwerg-Pulsar hat eine ähnliche Größe wie die Erde, aber eine Masse, die mindestens so groß ist wie die der Sonne. Das bedeutet, dass ein Teelöffel Weißer Zwerg etwa 15 Tonnen wiegen würde. Weiße Zwerge beginnen ihr Leben bei extrem hohen Temperaturen, bevor sie über Milliarden von Jahren abkühlen. Die niedrige Temperatur von J1912-4410 deutet auf ein hohes Alter hin.

Die Studie bestätigt, dass es weitere Weiße-Zwerg-Pulsare gibt, wie von früheren Modellen vorhergesagt. Es gab noch weitere Vorhersagen des Dynamomodells, die durch die Entdeckung von J1912-4410 bestätigt wurden. Aufgrund ihres hohen Alters sollten die Weißen Zwerge in dem Pulsarsystem kühl sein. Ihre Begleiter sollten nahe genug sein, dass die Anziehungskraft des Weißen Zwerges in der Vergangenheit stark genug war, um dem Begleiter Masse zu entziehen, was dazu führt, dass sie sich schnell drehen. Alle diese Annahmen treffen auf den neu entdeckten Pulsar zu: Der Weiße Zwerg ist kühler als 13.000 Kelvin, hat eine hohe Rotationsfrequenz von etwa fünf Minuten, und die Anziehungskraft des Weißen Zwerges hat eine starke Wirkung auf den Begleiter.

Ein Team nutzte Daten von Gaia und WISE, um Kandidaten zu finden, und konzentrierte sich auf solche, die ähnliche Eigenschaften wie AR Scorpii aufweisen. Nachdem sie ein paar Dutzend Kandidaten beobachtet hatten, fanden sie einen mit sehr ähnlichen Lichtvariationen wie AR Scorpii. Eine Folgebeobachtung mit anderen Teleskopen ergab, dass dieses System etwa alle fünf Minuten ein Radio- und Röntgensignal in Richtung Erde sendet. Ein anderes Team nutzte Daten des Röntgenteleskops eROSITA auf dem Satelliten Spektrum-Röntgen-Gamma, um enge Weißer-Zwerg/Roter-Zwerg-Paare zu finden. Beide Teams schlossen sich zusammen, um ihre neue Entdeckung weiter zu untersuchen.

„Wir freuen uns sehr, dass wir das Objekt in der mit SRG/eROSITA durchgeführten Röntgendurchmusterung gefunden haben“, bemerkt Dr. Axel Schwope, Leiter der Gruppe Röntgenastronomie am AIP und Erstautor der in Astronomy & Astrophysics erschienen Studie. „Die Folgeuntersuchung mit dem ESA-Satelliten XMM-Newton zeigte die Pulsationen im hochenergetischen Röntgenbereich, der letzte fehlende Beweis, um das Objekt als Weißen-Zwerg-Pulsar zu identifizieren. Damit bestätigten wir die ungewöhnliche Natur des neuen Objekts und etablierten die Weißen-Zwerg-Pulsare als eine neue Klasse, wenn auch derzeit nur mit zwei Vertretern.“

Dr. Ingrid Pelisoli vom Institut für Physik der Universität Warwick und Erstautorin der Nature-Studie, fügt hinzu: „Der Ursprung von Magnetfeldern ist eine große offene Frage in vielen Bereichen der Astronomie, und dies gilt insbesondere für Weiße Zwerge. Die Magnetfelder in Weißen Zwergen können mehr als eine Million Mal stärker sein als das Magnetfeld der Sonne, und das Dynamomodell hilft zu erklären, warum. Die Entdeckung von J1912-4410 ist ein entscheidender Schritt nach vorn in diesem Bereich.“

Über das AIP
Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Originalveröffentlichungen
X-ray properties of the white dwarf pulsar eRASSU J191213.9−441044. A. Schwope, T. R. Marsh, A. Standke, I. Pelisoli, S. Potter, D. Buckley, J. Munday, V. Dhillon. A&A 674 L9 (2023), doi.org/10.1051/0004-6361/202346589, https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2023/06/aa46589-23/aa46589-23.html;
Pelisoli, I., Marsh, T.R., Buckley, D.A.H. et al. A 5.3-min-period pulsing white dwarf in a binary detected from radio to X-rays. Nat Astron (2023), doi.org/10.1038/s41550-023-01995-x, https://www.nature.com/articles/s41550-023-01995-x.

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• Weisse Zwerge
• Neutronensterne, Pulsare, Magnetare

Der Beitrag AIP: Entdeckung eines Weißen-Zwerg-Pulsars wirft Licht auf Sternentwicklung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) 22. März 2023.

22. März 2023 – Gefunden wurde das System aufgrund der Kernfusion, die das übergeströmte Gas nahe der Oberfläche des Weißen Zwerges erleidet, wodurch helle, sog. superweiche Röntgenstrahlung ausgesandt wird. Das ungewöhnliche an dieser Quelle ist, dass nicht Wasserstoff überströmt und verbrennt, sondern Helium. Die gemessene Leuchtkraft deutet darauf hin, dass die Masse des Weißen Zwerges langsamer anwächst als bisher für möglich gehalten, wodurch sich die Anzahl der von explodierenden Weißen Zwergen verursachten Supernovae besser verstehen lässt.

Explodierende Weiße Zwerge gelten nicht nur als die Hauptquelle von Eisen im Universum, sie sind auch ein wichtiges Instrument für die Kosmologie: als sog. Typ Ia Supernovae (SN Ia) werden alle in etwa gleich hell, so dass man die Entfernung ihrer Wirts-Galaxien sehr genau bestimmen kann. Allerdings bleibt auch nach vielen Jahren intensiver Forschung unklar, unter welchen Umständen die Masse eines Weißen Zwergs bis zur sogenannten Chandrasekhar-Grenze anwachsen kann.

Als mit ROSAT Anfang der 1990er Jahre superweiche Röntgenquellen mit stabilem Wasserstoff-Brennen auf ihrer Oberfläche als neue Objekt-Klasse etabliert wurden, galten diese eine Zeitlang als potentielle Kandidaten für die Vorläufer von SN Ia. Der Schönheitsfehler dieser Quellen ist aber ihr Wasserstoff-Reichtum: Supernovae vom Typ Ia zeigen keine Spur von Wasserstoff.

Doppelsternsysteme, in denen ein Weißer Zwerg Helium akkretiert und stabil an seiner Oberfläche verbrennt, werden seit über 30 Jahren vorhergesagt, wurden aber bisher nie beobachtet. Ein internationales Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) hat nun eine Röntgenquelle gefunden, deren optisches Spektrum komplett von Helium dominiert ist. „Die superweiche Röntgenquelle [HP99] 159 ist bereits seit den 1990er Jahren bekannt, als sie zuerst mit ROSAT, später mit XMM-Newton und jetzt mit eROSITA beobachtet wurde,“ führt Jochen Greiner aus, der die Analysen zu dieser Quelle am MPE leitet. „Wir konnten sie nun als optische Quelle in der Großen Magellanschen Wolke identifizieren und fanden in ihrem Spektrum hauptsächlich Emissionslinien von Helium, die aus der Akkretionsscheibe stammen.“

Damit ist das Problem der SN Ia-Vorläufer aber noch nicht gelöst: theoretische Modelle sagen vorher, dass etwa 2-5% der Materie des Helium-Begleitsternes von der SN Ia-Explosion mitgerissen und in die Umgebung geschleudert werden. Diese Menge Helium wurde bei den meisten bisher beobachteten Supernovae Ia aber nicht gefunden. Es gibt allerdings eine Unterklasse mit kleinerer Leuchtkraft, die SN Iax, bei denen die Explosion schwächer ausfällt, und deshalb weniger Helium weggeblasen wird.

Das jetzt entdeckte System [HP99] 159 könnte nach derzeitigem Wissen in solch einer SN Iax enden, da die Messungen hier darauf hinweisen, dass kontinuierliches Helium-Brennen in Weißen Zwergen auch bei geringeren Überstrom-Raten möglich ist als theoretisch vorhergesagt. Die gemessene Leuchtkraft ist bei [HP99] 159 ungefähr zehnmal kleiner als bei der gängigen Akkretionsrate erwartet, wobei gleichzeitig die gemessene Röntgentemperatur exakt im erwarteten Bereich für stabiles Heliumbrennen liegt. Da frühere Messungen darauf hindeuten, dass die Leuchtkraft seit etwa 50 Jahren gleich geblieben ist, dürfte eine große Spannbreite an Akkretionsraten für derartige Explosionen in Frage kommen.

„Sterne ohne Wasserstoffhülle wie der in [HP99] 159 gefundene Begleitstern stellen eine wichtige Zwischenphase dar, die im Lebenszyklus von ca. 30 % aller Doppelsterne vorkommen sollte“, sagt Julia Bodensteiner von der ESO, die sich seit ihrer Masterarbeit am MPE mit massereichen Sternen beschäftigt. „Es sollte viele derartige Sterne geben, allerdings konnten bisher nur wenige beobachtet werden.“ Das Team hofft nun, mit eROSITA noch weitere, ähnliche Quellen in den beiden Magellanschen Wolken zu finden. Dies sollte es erlauben, die Bedingungen für die Vorläufer von SN Ia noch besser einzugrenzen.

Veröffentlichung:
J. Greiner et al.
A helium-burning white dwarf binary as a supersoft X-ray
Nature 22 March 2023
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05714-4

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• Weisse Zwerge

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Mit einem Happs ist alles im Schlund: Wenn zwei Schwarze Löcher miteinander verschmelzen, ist das ein gewaltiges kosmisches Ereignis, das die ganze Raumzeit erbeben lässt. Physikerinnen und Physiker freuen sich dann über die dabei entstehen Gravitationswellen, jenes Zittern der Raumzeit, das erstmals 2015 mit dem Gravitationswellendetektor LIGO gemessen wurde. Inzwischen ist die Entdeckung von solchen Verschmelzungen fast Routine geworden, über 90 Ereignisse zählt der dritte Gravitationswellenkatalog.

Doch schon das erste entdeckte Gravitationswellensignal namens GW150904 gab Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mehrere Rätsel auf: Die beiden Schwarzen Löcher, die da miteinander verschmolzen, waren eigentlich viel zu massereich, um existieren zu dürfen. Und kaum hatte man sich darüber Gedanken gemacht, gab es schon das nächste Problem: Wie schafft es dieses kompakte Doppelsystem, sich überhaupt nahe genug zu kommen, um miteinander zu verschmelzen, ohne sich vorher schon zu zerstören? Und dazu müsste dieser kosmische Annäherungsversuch eigentlich länger brauchen, als das Universum alt ist.

Franzi erzählt Karl in dieser Podcast-Folge die Geschichte dieser kompakten Binärsysteme: Denn Forschende wissen inzwischen dank der Gravitationswellen, dass es sie gibt. Warum es sie gibt, ist hingegen weniger klar.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle zwei Wochen eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• Schwarze Löcher
• AstroGeo Podcast

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Sterne gibt es entweder im Miniaturformat: Von Roten Zwergen über die uns vertrauten sonnenähnlichen Sterne bis zu den geradezu überdimensionierten Gesellen: Blaue Riesen. Sie können einige hundert Mal so groß wie die Sonne sein. Zu einem Besuch wird abgeraten: In ihrer Umgebung geht es hoch her. Und doch haben wir den Blauen Riesen eine ganze Menge zu verdanken: den Kohlenstoff, aus dem das Leben besteht oder den Sauerstoff, den wir in jedem Moment atmen. Ohne Blaue Riesen gäbe es uns wahrscheinlich nicht.

Doch Blaue Riesen sind nicht nur recht selten, sondern es gibt sie auch nur für relativ kurze Zeit: Die Kernfusion in ihrem Innern hält nur wenige Millionen Jahre durch, bevor Blaue Riesen als Supernova explodieren. Und dann ist da auch noch die Tatsache, dass gerade diese riesigen Sterne üblicherweise nicht allein vorkommen, sondern fast immer einen Begleitstern haben. Und wenn der auch ein Blauer Riese ist, dann wird es richtig spannend!

In dieser Folge von AstroGeo erzählt Franzi die Geschichte der massereichsten Sterne im Universum: wie sie aussehen, warum ihre Entwicklung so spannend ist und was wir ihnen zu verdanken haben – vor allem, wenn sie im Doppelpack vorkommen. Plus Beobachtungstipps, wo und wie ihr selbst Blaue Riesen sehen könnt.

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• Sternentstehung
• Supernovae
• AstroGeo Podcast

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Blaue Riesensterne – Nimm Zwei! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen 9. Januar 2023.

9. Januar 2023 – Mithilfe des größten Einzelteleskops auf der Südhalbkugel, dem SALT in Südafrika, hat ein internationales Team von Astronomen acht der heißesten Sterne im Universum entdeckt. Ihre Oberflächentemperatur liegt bei mehr als 100.000 Grad – die Oberfläche der Sonne erreicht lediglich 5.800 Grad. Die Entdeckungen entsprangen einem Forschungsprojekt unter der Leitung von Professor Simon Jeffrey vom Armagh-Observatorium in Nordirland, an dem Professor Klaus Werner vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen beteiligt ist. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Das Southern African Large Telescope (SALT) befindet sich rund 400 Kilometer nordöstlich von Kapstadt. Die Forscher untersuchten Daten, die mithilfe dieses Teleskops bei der Durchmusterung heliumreicher heißer Unterzwerge gewonnen wurden. Als Unterzwerge werden in der Astronomie Sterne bezeichnet, die sich zu Weißen Zwergen weiterentwickeln. „Weiße Zwerge sind ungefähr so groß wie die Erde, allerdings eine Million Mal massereicher. Sie sind die dichtesten existierenden Sterne, die aus normaler Materie bestehen. Ihre direkten Vorläufer, die heißen Unterzwerge, sind noch etwas größer. Sie ziehen sich zusammen und werden innerhalb weniger Tausend Jahre Weiße Zwerge“, erklärt Klaus Werner. „Sowohl die heißen Unterzwerge als auch die Weißen Zwerge können eine hohe Oberflächentemperatur haben. Von den acht superheißen Sternen, die wir entdeckt haben, war der heißeste ein Weißer Zwerg mit einer Oberflächentemperatur von 180.000 Grad.“

Bisher unbekannter planetarischer Nebel
Jeder der neuentdeckten Sterne sei mehr als einhundertmal heller als die Sonne, so Werner. Allerdings befänden sie sich – anders als die nur etwas mehr als acht Lichtminuten entfernte Sonne – zwischen 1.500 und 22.000 Lichtjahre fern der Erde und könnten daher nicht mit bloßem Auge gesehen werden. Einer der aufgefundenen Sterne ist der Zentralstern eines neu entdeckten planetarischen Nebels, der einen Durchmesser von einem Lichtjahr hat. Zwei der anderen Objekte sind oszillierende Sterne. „All diese Sterne befinden sich in einem weit fortgeschrittenen Stadium ihres Lebenszyklus und nähern sich dem Sterben als Weiße Zwerge“, sagt Werner und fügt hinzu: „Ich bin stolz darauf, diese bahnbrechende Forschung mit auf den Weg gebracht zu haben. Die Ergebnisse könnten auch ein neues Licht auf die Entstehung unserer Galaxie werfen.“

Der Mitautor der Studie Dr. Itumeleng Monageng von der University of Cape Town und dem South African Astronomical Observatory, dem Betreiber des SALT-Teleskops, sagt: „Die SALT-Durchmusterung heliumreicher heißer Unterzwerge hatte den Zweck, die Entwicklungswege unterschiedlicher Sterntypen in ihren späten Stadien zu erforschen. Die Entdeckung extrem heißer Sterne hat uns überrascht.“ Simon Jeffery erklärt, dass Sterne mit Temperaturen von 100.000 Grad oder mehr außerordentlich selten sind. „Überraschend war auch, dass bei unserer Himmelsdurchmusterung gleich so viele solcher Objekte gefunden wurden. Diese Entdeckungen werden hilfreich sein, um die Spätphasen der Sternentwicklung besser zu verstehen. Sie demonstrieren auch, dass SALT ein großartiges Teleskop für unser Projekt ist.“

Originalpublikation:
S. Jeffery, K. Werner, D. Kilkenny, B. Miszalski, I. Monageng, E.J. Snowdon: Hot White Dwarfs and Pre-White Dwarfs discovered with SALT. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, doi.org/10.1093/mnras/stac3531
https://academic.oup.com/mnras/article/519/2/2321/6967306

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• Sternentwicklung

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Das Jahr 1917 war eine Zeit, als man sich noch nicht mal sicher war, dass es andere Galaxien als unsere eigene gibt. Es war eine Zeit, als unsere Vorfahren mitten im Ersten Weltkrieg steckten, und „Exoplanetenjägerin“ noch keine anerkannte Berufsbezeichnung war: Es war eine Zeit, zu der der Astronom Adriaan van Maanen sein Teleskop gen Himmel richtete und etwas entdeckte, was als Van Maanens Stern bekannt werden sollte.

Diesen ganz besonderen Stern hat er zwar definitiv entdeckt. Aber was sich in der Atmosphäre dieses Sterns wirklich versteckte, zeigte sich erst viel später.

Franzi erzählt die Geschichte von Adriaan van Maanen und seinem Stern. Es ist eine Geschichte über einen Pechvogel der Astronomie und über die Zukunft unseres eigenen Sonnensystems.

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Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast von Die Weltraumreporter, einem Magazin der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement die Weltraumreporter für 3,49 Euro pro Monat oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• Weiße Zwerge

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• AstroGeo Podcast

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Quelle: FAU 11. Mai 2022.

11. Mai 2022 – „Dabei kam uns auch der Zufall zu Hilfe“, erklärt Ole König vom Astronomischen Institut der FAU in der Dr. Karl Remeis-Sternwarte Bamberg, der gemeinsam mit dem FAU-Astrophysiker Prof. Dr. Jörn Wilms und dem Forschungsteam bestehend aus dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, der Eberhard Karls Universität Tübingen, der Universitat Politécnica de Catalunya in Barcelona und dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam in der renommierten Fachzeitschrift Nature über die Beobachtung berichtet. „Solche Röntgenblitze lassen sich kaum vorhersagen, dauern nur wenige Stunden und das Beobachtungsinstrument muss in dieser Zeit auf den Ausbruch zielen“, schildert der Astrophysiker die Zusammenhänge.

Bei diesem Instrument handelt es sich um das eROSITA-Röntgen-Teleskop, das eineinhalb Millionen Kilometer von der Erde entfernt seit 2019 den Himmel nach weichen Röntgenstrahlen durchmustert. Dabei wurde am 7. Juli 2020 starke Röntgenstrahlung in einem Bereich des Himmels gemessen, der vier Stunden vorher noch völlig unauffällig gewesen war. Als das Röntgen-Teleskop vier Stunden später die gleiche Stelle am Himmel erneut musterte, war diese Strahlung wieder verschwunden. Weniger als acht Stunden hatte der Röntgenblitz also gedauert, der vorher das Zentrum des Detektors völlig überbelichtet hatte.

Solche Röntgen-Ausbrüche hatten theoretische Überlegungen bereits vor mehr als 30 Jahren vorgesagt. Sie waren bisher aber noch nie direkt beobachtet worden. Diese Feuerbälle aus Röntgenstrahlen entstehen auf der Oberfläche von Sternen, die eine ähnliche Größe wie unsere Sonne hatten, bevor sie ihre Brennstoffvorräte aus Wasserstoff und später aus Helium tief in ihrem Inneren weitgehend verbraucht hatten. Diese alten Sterne schrumpfen sehr stark zusammen, bis ein „Weißer Zwerg“ übrigbleibt, der ähnlich groß wie die Erde ist, aber eine Masse enthält, die ähnlich groß wie unsere Sonne sein kann. „Diese Verhältnisse kann man sich an einem Beispiel gut vorstellen“, erklärt Jörn Wilms: „Stellt man sich die Sonne in der Größe eines Apfels vor, hätte die Erde die Dimension eines Stecknadelkopfes, der in zehn Metern Entfernung um den Apfel kreist.“

Sterne in Form eines Edelsteins
Verkleinert man wiederum einen Apfel auf die Größe eines Stecknadelkopfes, behält dieses winzige Teilchen das vergleichsweise riesige Gewicht des Apfels. „Ein Teelöffel Materie aus dem Inneren eines Weißen Zwergs hat daher leicht die Masse eines Lastkraftwagens“, erklärt Jörn Wilms weiter. Weil diese ausgebrannten Sterne hauptsächlich aus Sauerstoff und Kohlenstoff bestehen, ähneln sie einem ebenfalls aus Kohlenstoff bestehenden riesigen Diamanten, der die Größe der Erde hat und im Weltraum schwebt. Diese Objekte in Form eines Edelsteins sind zwar immer noch heiß und leuchten daher weiß. Nur ist diese Strahlung schwach und lässt sich daher von der Erde aus gesehen kaum entdecken.

Es sei denn, der alte Stern wird von einem Stern begleitet, in dem das Sonnenfeuer noch brennt und von dem dann Material auf ihn übergehen kann. „Dieser Wasserstoff kann sich mit der Zeit zu einer nur wenige Meter dicken Schicht auf der Oberfläche der Sternenleiche sammeln“, erklärt FAU-Astrophysiker Jörn Wilms. In dieser Schicht aber erzeugt die riesige Schwerkraft einen gigantischen Druck, der so groß werden kann, dass dort das Sternenfeuer wieder zündet. In einer Kettenreaktion entsteht rasch eine riesige Explosion, in der die Wasserstoffschicht wieder abgesprengt wird. Die Röntgenstrahlung einer solchen Explosion hat dann am 7. Juli 2020 die Detektoren von eROSITA getroffen und überbelichtet.

„Mit Modellrechnungen, mit denen wir ursprünglich die Entwicklung des Röntgen-Instruments begleitet hatten, konnten wir dann in einer aufwändigen Arbeit das eigentlich überbelichtete Bild genauer analysieren und so erstmals einen Blick hinter die Kulissen einer solchen „Nova“ genannten Explosion eines Weißen Zwergs werfen“, schildert Jörn Wilms die weitere Forschung. Nach diesen Ergebnissen sollte der Weiße Zwerg ungefähr die Masse unserer Sonne haben und damit relativ groß sein. Bei der Explosion entstand ein 327.000 Grad heißer Feuerball, der damit rund sechzigmal wärmer als unsere Sonne war.

Weil bei solchen Novae der Energie-Nachschub fehlt, kühlen sie rasch aus, und die Röntgenstrahlung wird weicher, bis sie schließlich zu sichtbarem Licht wird, das einen halben Tag nach der eROSITA-Entdeckung auch die Erde erreichte und mit optischen Teleskopen beobachtet wurde. „Es tauchte dann ein scheinbar heller Stern auf, der sogar mit dem Auge sichtbar war“, erklärt Ole König. Solche scheinbaren „neuen Sterne“ wurden auch früher schon beobachtet und wegen ihres unverhofften Auftauchens „Nova Stella“ genannt, was „neuer Stern“ bedeutet. Weil diese Nova aber erst nach dem Röntgenblitz sichtbar wird, ist eine Vorhersage für solche Ausbrüche sehr schwierig, die daher eher zufällig die Röntgen-Detektoren treffen. „Da hatten wir wirklich Glück“, freut sich Ole König.

Originalpublikation
Ole König, Jörn Wilms, Riccardo Arcodia, Thomas Dauser, Konrad Dennerl, Victor Doroshenko, Frank Haberl, Steven Hämmerich, Christian Kirsch, Ingo Kreykenbohm, Maximilian Lorenz, Adam Malyali, Andrea Merloni, Arne Rau, Thomas Rauch, Gloria Sala, Axel Schwope, Valery Suleimanov, Philipp Weber & Klaus Werner: X-ray detection of a nova in the fireball phase
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04635-y

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• Weisse Zwerge

Der Beitrag Explosion auf einem Weißen Zwerg direkt beobachtet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.