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Leuchtende „Jahresringe“ eines Sternen-Duos

James-Webb-Teleskop zeigt konzentrische Staubringe einer stellaren Interaktion

STaubringe
Konzentrische Staubschalen um den Wolf-Rayet-Stern WR140. © NASA/ ESA/ CSA, STScI, JPL-Caltech

Dieses konzentrische Muster zeugt vom Todeskampf eines extrem massereichen Sterns. Denn diese leuchtenden Staubringe zeigen an, dass der Wolf-Rayet-Stern WR140 bereits große Mengen an Gas ausgeschleudert hat. Alle acht Jahre wird dieses Gas durch Wechselwirkungen des nahe vorbeilaufenden Partnersterns so stark komprimiert, dass es zu heißem Staub kondensiert. Das Infrarotlicht dieser „Jahresringe“ hat nun das James-Webb-Weltraumteleskop so hochaufgelöst wie nie eingefangen.

Wolf-Rayet-Sterne sind alte, extrem massereiche Sterne, die am Ende ihres Lebenszyklus eine besondere Phase durchlaufen. In dieser erzeugen sie starke Sternwinde, die enorme Mengen an stellarem Gas ins All hinauswehen. Der Stern verliert dadurch fast seine gesamte Hülle und heizt sich gleichzeitig stark auf. Seine Oberfläche kann Temperaturen von mehreren zehntausend Grad erreichen und lässt den Stern entsprechend hell leuchten.

Kondensierte Sternengase

Diese Aufnahme des James-Webb-Weltraumteleskops zeigt einen ungewöhnlichen Vertreter der Wolf-Rayet-Sterne. Denn der rund 5.000 Lichtjahre entfernte WR140 ist nicht allein: Er ist Teil eines Doppelsystems und hat einen noch größeren stellaren Partner, einen blauen Überriesen. Beide Sterne umkreisen sich auf Orbits, bei denen sie sich alle acht Jahre besonders nahekommen. Bei diesen nahen Begegnungen kollidieren die Sternenwinde beider Partner und das mitgerissene Gas wird stark komprimiert.

Diese Wechselwirkung führt dazu, dass schwerere Elemente wie Kohlenstoff aus dem Gas des Wolf-Rayet-Sterns auskondensieren und heißen Staub bilden. Das MIRI-Spektrometer des Teleskops zeigt die resultierenden „Jahresringe“ von Wolf-Rayet 140 in dieser Aufnahme erstmals in hoher Auflösung. Seine im mittleren Infrarot arbeitenden Sensoren sind besonders gut dazu geeignet, die Wärmestrahlung des Staubs einzufangen.

Glühende „Jahresringe“

Während andere Teleskop in früheren Aufnahmen nur maximal zwei dieser Staubringe sichtbar machen konnten, zeigt das Webb-Teleskop nun erstmals 17 davon. „Wir sehen die Staubproduktion von mehr als einem Jahrhundert in diesem System“, sagt Erstautor Ryan Lau vom NOIRLab in den USA. „Das Bild demonstriert, wie sensitiv das JWST ist.“ Die Daten des MIRI-Spektrometers in Kombination mit den früheren Aufnahmen ergaben, dass diese Staubschalen mit rund 2.400 Kilometer pro Sekunde nach außen rasen.

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„WR 140 stellt ein faszinierendes astrophysikalisches Labor dar, um Windkollisionen, Staubbildung und das Überleben von Staub in der feindlichen Strahlungsumgebung um diese massereichen und heißen Sterne zu untersuchen“, sagt Gerd Weigelt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn. „Beobachtungen in verschiedenen Orbitalphasen ermöglichen es uns zu untersuchen, wie die Staubproduktion von der Entfernung zwischen den beiden heißen Sternen abhängt. Die Entdeckung von entfernten Schalen aus der Staubproduktion vor mehr als 100 Jahren zeigt, dass der von WR 140 gebildete Staub lange Zeit überleben kann.“ (Nature, 2022; doi: 10.1038/s41550-022-01812-x)

Quelle: NSA, University of Cambridge, Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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