Heißeste Sterne des Kosmos entdeckt

Kosmische Hitzerekorde: Astronomen haben acht der heißesten Sterne im Universum entdeckt. Die acht Unterzwerge und Weißen Zwerge haben Oberflächentemperaturen von weit über 100.000 Grad, ein Weißer Zwerg ist sogar 180.000 Grad heiß – und damit der mit Abstand heißeste Stern dieser Art. Die Hitze entsteht, weil diese Sterne am Ende ihres Lebenszyklus stehen und sich bereits stark zusammengezogen und ihre äußeren Hüllen ausgeschleudert haben. Einige von ihnen könnten zudem aus der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge hervorgegangen sein.

Unsere Sonne ist nach stellaren Maßstäben gemessen ein nur mäßig warmer Stern: Mit einer Oberflächentemperatur von rund 6.000 Grad ist sie zwar heißer als die kühleren, kleineren Roten Zwerge, sie gehört aber eher zum unteren Mittelfeld der stellaren Spektralklassen. Deutlich heißer sind dagegen massereiche, weiße oder bläulich-weiß leuchtende Sterne wie die Wega, Rigel oder Sirius. Sie können bis zu 50.000 Grad heiß werden.

Zwischen Rotem Riesen und Weißem Zwerg

Doch es geht noch viel heißer, wie nun Astronomen um Simon Jeffery vom Armagh Observatory in Nordirland festgestellt haben. Eigentlich diente ihre Himmelsdurchmusterung dazu, die Entwicklungsstufen alter Sterne bei ihrem Übergang vom Roten Riesen zum Weißen Zwerg nachzuvollziehen. In dieser Phase zieht sich der anfangs stark aufgeblähte Stern stark zusammen, schleudert einen Teil seiner Hülle aus und verdichtet seinen kompakten, heißen Kern.

Weil diese Unterzwerge fast ihren gesamten Wasserstoff-Fusionsbrennstoff verbraucht haben, dominieren an ihrer Oberfläche schwerere Elemente wie Helium, Sauerstoff und Kohlenstoff. Zudem ist das Material in diesen Sternenresten extrem verdichtet, was sie besonders heiß macht. „Sowohl die Unterzwerge als auch die Weißen Zwerge können eine hohe Oberflächentemperatur haben“, erklärt Koautor Klaus Werner von der Universität Tübingen. Rund 300 heliumreiche Unterzwerge sind bisher bekannt.

Für ihre Studie hatten die Astronomen Daten des Southern African Large Telescope (SALT) ausgewertet, mit dem eine Durchmusterung heliumreicher heißer Unterzwerge durchgeführt worden war. Das mit einem Elf-Meter-Spiegel ausgestattete optische Teleskop steht auf der Karoo-Hochebene, rund 400 Kilometer nordöstlich von Kapstadt.

Acht superheiße Zwerge auf einen Streich

Bei der Auswertung der Daten stießen die Astronomen zu ihrer Überraschung auf gleich acht extrem heiße Sterne. Die Oberflächentemperatur dieser Unterzwerge und Weißen Zwerge lag bei mehr als 100.000 Grad. So hohe Temperaturen seien selbst bei Sternen in ihrer Spätphase extrem selten. „Es war überraschend, dass bei unserer Himmelsdurchmusterung gleich so viele solcher Objekte gefunden wurden“, sagt Jeffery.

Nähere Analysen enthüllten, dass sich unter diesen heißen Sternen vier sauerstoff- und heliumreiche Unterzwerge befinden, deren Temperaturen bei rund 130.000 bis 150.000 Grad liegen. „Diese Sterne liegen am oberen Ende des für diesen Sternentyp typischen Temperatur- und Schwerkraftregimes“, berichten die Astronomen. Zwei weitere, durch Spektrallinien von Sauerstoff und Reste von Wasserstoff gekennzeichnete Zwerge waren immer noch rund 100.000 Grad heiß.

Heißester bisher bekannter Weißer Zwerg

Den Rekord hält jedoch ein noch sehr junger Weißer Zwerg: Sein Spektrum zeigt keine Linien neutralen Heliums mehr, was auf eine sehr hohe effektive Temperatur hindeutet, wie das Team erklärt. Ihren Analysen zufolge muss dieser Weiße Zwerg an seiner Oberfläche rund 180.000 Grad heiß sein. „Unseres Wissens nach ist dieser Stern damit der heißeste bisher bekannte Weiße Zwerg“, berichten Jeffery und seine Kollegen. Der bisherige Rekordhalter war nur rund 125.000 Grad heiß.

Rekordträchtig ist auch ein Unterzwerg, der sich im Übergang zum Weißen Zwerg befindet. Anders als andere Sterne seines Alters und Typs ist er nicht von einem Planetarischen Nebel aus ausgeschleuderten Gasen seiner früheren Gashülle umgeben. Mit einer Oberflächentemperatur von 120.000 Grad ist dieser als O(H)-Stern klassifizierte Unterzwerg der heißeste unter den wenigen bisher bekannten „nackten“ Sternen dieser Art, wie das Team erklärt.

Einblick in Sternenalterung

Wie die Astronomen erklären, liefern diese Funde wichtige Informationen über solche alternden, fast ausgebrannten Unterzwerge und ihren Werdegang. „Diese Entdeckungen werden hilfreich sein, um die Spätphasen der Sternentwicklung besser zu verstehen“, sagt Jeffery. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023; doi: 10.1093/mnras/stac3531)

Quelle: Eberhard Karls Universität Tübingen