UCCLE (BELGIEN) / LONDON (IT BOLTWISE) – Sakurai’s Object, auch V4334 Sagittarii genannt, erwärmt sich erneut und zeigt inzwischen Merkmale eines Wolf-Rayet-Sterns. Das Objekt ist damit etwa sechsmal heißer als bei seiner Wiedergeburt in den 1990er Jahren. Ein Team am Royal Observatory of Belgium wertete dafür Spektren vom Very Large Telescope aus und stützte die Auswertung mit Wolf-Rayet-Atmosphären- und Windmodellen. Besonders spannend: Die Erwärmung verläuft langsamer, als einige neuere Sternentwicklungsrechnungen erwartet hatten.
Sakurai’s Object liefert derzeit einen seltenen Blick in die spätere Sternentwicklung, weil sich grundlegende physikalische Zustände innerhalb weniger Jahrzehnte beobachten lassen. Der Sternrest, der nach einer Wiedergeburt in den 1990er Jahren erneut an Energie gewann, heizt sich heute deutlich stärker auf als damals. In aktuellen Auswertungen wird das Objekt rund sechsmal heißer als in der Wiedergeburtsphase eingeordnet, und zugleich zeigen die Spektren Hinweise darauf, dass der Zentralstern inzwischen Eigenschaften einer Wolf-Rayet-Phase erreicht. Das macht die Beobachtung nicht nur für Astrophysiker interessant, sondern auch für alle, die verstehen wollen, wie Modellrechnungen mit Echtzeitdaten an ihre Grenzen kommen.
Der Ausgangspunkt liegt in einem Ereignis, das in der Fachsprache als „später Heliumblitz“ beschrieben wird. Tief im weit entwickelten Sternrest zündet erneut Helium, wodurch der Stern zunächst anschwoll, anschließend abkühlte und dabei große Mengen Material ausstieß. Solche „wiedergeborenen“ Sterne sind extrem selten, weil sich vergleichbare Ausbrüche direkt beobachtbar bislang im Wesentlichen auf Sakurai’s Object und V605 Aquilae beschränkten. Genau dieser Vorteil entsteht aus der kurzen Zeitspanne: Wenn mehrere Entwicklungsphasen eines einzigen Objekts praktisch parallel in unserer Beobachtungszeit sichtbar werden, lassen sich Modellketten direkter prüfen als bei Populationen, bei denen man viele Sterne über lange kosmische Zeiträume zu einem Lebenslauf „zusammenrechnen“ muss.
Das Problem bei Sakurai’s Object ist gleichzeitig der Grund, warum die Auswertung so anspruchsvoll ist: Nach dem Ausbruch wurde die Sicht auf den Zentralstern von dichten Wolken aus Gas und Staub verdeckt, die während der Eruption entstanden. Direkt lässt sich der Stern deshalb nicht einfach wie ein „normaler“ Stern vermessen. Stattdessen nutzen Astronomen das, was Licht und Sternwind trotz der Hülle verraten: Charakteristische Spektrallinien. Daraus lassen sich Temperatur, chemische Zusammensetzung und Eigenschaften des ausströmenden Materials ableiten – und genau hier setzt das Vorgehen des Teams um Dr. Peter van Hoof und Dr. Griet Van de Steene an.
Für die neuen Beobachtungen wurden Spektren aus dem Archiv des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile neu ausgewertet. Weil die Staubhülle den Zentralstern zusätzlich „vernebelt“, spielt die Modellierung der sichtbaren Signaturen eine zentrale Rolle: Die Forschenden verglichen die Spektren mit Computermodellen für die Atmosphären und kräftigen Winde, wie sie für Wolf-Rayet-Sterne typisch sind. Besonders markant sind Signaturen von Kohlenstoff und Helium – ergänzt durch einen starken Sternwind. In der Interpretation führt das zu einer Wolf-Rayet-ähnlichen [WC]-Phase des Zentralsterns. Schon frühere Spektren hatten C II und C III bei gleichzeitig fehlendem C IV erkennen lassen; das passt ebenfalls zu einem kühlen [WC 11-10]-Untertyp und liefert damit eine konsistente Linie von der „früheren“ chemischen Signatur hin zum aktuellen Zustand.
Aus den aktuellen Messungen leitet das Team für die Sternoberfläche eine Temperaturspanne von etwa 27.000 bis 36.000 Kelvin ab. Vor rund 30 Jahren befand sich Sakurai’s Object noch im Temperaturbereich, den man grob von der Sonne kennt, wodurch sich der heutige Zustand als rund sechsmal heißer beschreiben lässt. Wichtig ist dabei, dass die Temperatur nicht einfach „von einer frei sichtbaren Oberfläche“ abgelesen wird: Die dichte Staubhülle macht eine Rekonstruktion nötig. Die Astronomen grenzen mögliche Temperaturen deshalb aus einer Kombination von beobachteten Spektren und Modellannahmen zum Sternwind ein, sodass die resultierende Spanne eher ein abgeleiteter physikalischer Zustand als eine direkte Messgröße ist.
Gerade diese Rekonstruktion offenbart nun eine Spannung zwischen Daten und Erwartungen. Neuere Rechnungen hatten eine sehr rasche Wiedererwärmung vorhergesagt, doch die jetzt bestimmten Temperaturen zeigen, dass Sakurai’s Object langsamer heißer wird als einige dieser Modellvarianten erwarten ließen. Für die Forschung ist das besonders wertvoll, weil es im Kern um die Parameter und Mechanismen geht, die bestimmen, wie schnell ein Sternrest vom „abgekühlten“ Ausbruchszustand zurück in Richtung heißer Sternphase kippt. Bei gewöhnlichen Sternen müssen Wissenschaftler häufig anhand vieler Objekte in unterschiedlichen Lebensphasen eine Abfolge rekonstruieren; hier dagegen ist der zeitliche Verlauf eines einzelnen Objekts in kurzer Folge sichtbar. Damit wird das System zu einem Prüfstand für Modelle eines sehr späten Heliumblitzes.
Auch die Einordnung im Vergleich zu anderen Fällen fällt konkret aus. Die Wolf-Rayet-ähnliche Phase zeigt, dass der Stern auf dem Weg zurück zu einem heißen Sternrest weit fortgeschritten ist. Gleichzeitig ordnen die Analysen das Entwicklungsstadium derzeit noch vor demjenigen ein, das V605 Aquilae bei seinem Ausbruch zeigte, der mehrere Jahrzehnte zuvor durchlaufen wurde. Das Team will Sakurai’s Object deshalb weiter systematisch beobachten, während sich der Stern weiter aufheizt und der Übergang Richtung Weißer Zwerg fortschreitet. Neue Spektren sollen dann nicht nur die Geschwindigkeiten des Übergangs präziser fassen, sondern auch dabei helfen, welche Sternmodelle die ungewöhnlich rasche Endphase sonnenähnlicher Sterne am besten abbilden.
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