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Neues Rätsel um historische Sternexplosion

Explosion von CK Vulpeculae im Jahr 1670 war weiter weg und zu hell für eine Nova

CK Vulpeculae
Kompositaufnahme des Objekts CK Vulpeculae. Die Ursache seiner Explosion vor 350 Jahren ist noch immer rätselhaft. © ESO/ T. Kaminski, CC-by-sa 3.0

Mysteriöses Himmelslicht: Im Jahr 1670 leuchtete der Stern CK Vulpeculae plötzlich hell auf, doch über die Ursache dieser Explosion rätseln Astronomen bis heute. Jetzt enthüllen Messungen, dass CK Vulpeculae rund fünfmal weiter entfernt liegt als bislang angenommen. Demnach muss auch die Sternexplosion weit heller und energiereicher gewesen sein. Das weckt Zweifel an einigen der bisher diskutierten Szenarien und vertieft das Rätsel um dieses stellare Objekt.

Im Juni 1670 leuchtete im Sternbild Schwan (Cygnus) plötzlich ein heller Lichtpunkt auf und wurde im Laufe der nächsten Monate fast so hell wie der Nordstern. Dann verblasste das Objekt leicht, erreichte im März 1671 noch einmal einen Helligkeitsgipfel, bevor dieser „neue Stern“ wieder erlosch. Erst in der Neuzeit haben Astronomen das Objekt wiedergefunden: Es handelt sich um einen Stern, CK Vulpeculae, der vor 350 Jahren offenbar eine Explosion durchlebt haben muss.

CK Vulpeculae 2
Der Astronom Hevelius zeichnete im Jahr 1670 CK Vulpeculae als „neuen Stern“ in eine Sternkarte ein. © Royal Society

Eine Nova oder doch eine Sternenkollision?

Doch was war die Ursache? Lange galt CK Vulpeculae als Paradebeispiel für eine Nova – für die wiederholten Ausbrüche eines Weißen Zwerges, der Materie von einem Begleiter absaugt. Doch viele Merkmale des Objekts, darunter eine Staubhülle, kalte Gase und radioaktives Aluminium passen nicht zu einer Nova. Deshalb diskutieren Astronomen seither unterschiedliche Szenarien – von der Kollision zweier Sterne über die Verschmelzung eines Weißen mit einem Braunen Zwerg bis hin zu einer Kollision mit einem Roten Riesen.

Um das Rätsel um CK Vulpeculae zu klären, haben nun Dipankar Banerjee vom Physikalischen Forschungslabor im indischen Ahmedabad und seine Kollegen das Objekt noch einmal näher in Augenschein genommen. Dafür analysierten sie das von ihm ausgehende Licht im August und September 2020 mithilfe eines Infrarotspektrometers am Gemini North Observatorium auf Hawaii.

Schnellere Gase

Die Daten lieferten gleich mehrere Überraschungen. Zum einen breitet sich die sanduhrförmige Gaswolke um den Zentralstern von CK Vulpeculae weit schneller aus als zuvor angenommen. Von uns aus gesehen rasen die Gase an beiden Enden dieses Nebels mit rund 900 Kilometern pro Sekunde durch das All, wie die Spektralmessungen ergaben. Berücksichtigt man den schrägen Blickwinkel des erdbasierten Teleskops, entspricht dies einer Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gase von 2.300 Kilometer pro Sekunde.

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Das jedoch wirft ein ganz neues Licht auf die mögliche Ursache der 1670 beobachteten Explosion: „Kollisionen von Sternen erzeugen selten Ausströme mit mehr als 500 Kilometern pro Sekunde“, erklären Banerjee und seine Kollegen. „Eine Nova dagegen kann Auswürfe mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren tausend Kilometern pro Sekunde produzieren.“ Das spreche eher gegen die Szenarien einer stellaren Verschmelzung.

Viel heller und fünfmal weiter entfernt

Noch überraschender jedoch: Auch bei der Position von CK Vulpeculae hat man sich offenbar bislang geirrt. Denn das Objekt liegt den neuen Beobachtungen zufolge rund 10.000 Lichtjahre von uns entfernt – fünfmal weiter als ursprünglich angenommen. Das wiederum bedeutet, dass das explosive Ereignis vor 350 Jahren weit heller und rund 25-Mal energiereicher gewesen sein muss als gedacht.

Auch das weckt Zweifel an den bisher diskutierten Ursachen: „Auf dem Höhepunkt der Explosion lag die absolute Helligkeit von CK Vulpeculae mindestens drei Magnituden über der hellsten klassischen Nova in unserer Galaxie“, konstatieren Banerjee und sein Team. Ein solcher normaler Ausbruch eines Weißen Zwergs in einem Doppelsternsystem erscheint damit unwahrscheinlicher. Gleichzeitig passen aber auch die stellaren Kollisionsszenarien nicht richtig zu den Beobachtungen.

„Im Moment ist es schwer, eine überzeugende oder gar definitive Erklärung für die Ursache der Explosion von 1670 von CK Vulpeculae zu liefern“, sagt Banerjee. „Selbst 350 Jahre nach seiner Entdeckung bleibt die Natur dieses Ereignisses eines Rätsel.“ (Astrophysical Journal Letters, 2020; doi: 10.3847/2041-8213/abc885)

Quelle: Association of Universities for Research in Astronomy (AURA)

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