Es ist nicht gerade ein Organspender, sondern ein Stern in Richtung des überbevölkerten Kerns der Milchstraße, der einen Teil seiner Masse an einen schlafenden Nachbarn spendet. Das Ergebnis? Der schlafende Nachbar wurde mit einem Röntgenstrahl wiederbelebt, der vom Weltraumobservatorium INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) der ESA aufgenommen wurde.
„INTEGRAL hat einen einzigartigen Moment in der Geburt eines seltenen Binärsystems eingefangen“ - Enrico Bozzo, Universität Genf.
Die Nachbarn sind wahrscheinlich seit Milliarden von Jahren zusammengepaart, was an sich nicht bemerkenswert ist: Sterne leben oft in binären Paaren. Aber das Paar, das INTEGRAL am 13. August 2017 entdeckt hat, ist sehr ungewöhnlich. Der Spenderstern ist ein roter Riese und der Empfänger ist ein Neutronenstern. Bisher kennen Astronomen nur 10 dieser Paare, die als "symbiotische Röntgenbinärdateien" bezeichnet werden.
Um zu verstehen, was zwischen diesen Nachbarn passiert, müssen wir uns die Sternentwicklung ansehen.
Der Spenderstern befindet sich in seiner roten Riesenphase. Dann erreicht ein Stern im gleichen Massenbereich wie unser Stern das spätere Stadium seines Lebens. Da seine Masse erschöpft ist, kann die Schwerkraft den Stern nicht so zusammenhalten, wie er es für den frühen Teil seines Lebens getan hat. Der Stern dehnt sich um Millionen von Kilometern nach außen aus. Dabei wirft es in einem Sonnenwind, der mehrere hundert km / s zurücklegt, Sternmaterial aus seinen äußeren Schichten.
Sein Nachbar ist in einem anderen Zustand. Es ist ein Stern mit einer Anfangsmasse von etwa dem 25- bis 30-fachen der Sonne. Wenn sich ein so großer Stern dem Ende seines Lebens nähert, erleidet er ein anderes Schicksal. So große Sterne leben schnell und verbrennen schnell ihren Treibstoff. Dann explodieren sie als Supernovae und hinterlassen in diesem Fall eine Leiche. In dem von INTEGRAL erfassten binären System ist die Leiche ein sich drehender Neutronenstern mit einem Magnetfeld.
Neutronensterne sind dicht. Tatsächlich gehören sie zu den dichtesten Sternobjekten, die wir kennen, und packen so viel Masse wie eineinhalb unserer Sonnen in ein Objekt mit einem Durchmesser von nur etwa 10 km.
Als der Sternwind des roten Riesen auf den Neutronenstern traf, verlangsamte der Neutronenstern seine Spinrate und erwachte zum Leben und emittierte energiereiche Röntgenstrahlen.
"INTEGRAL hat einen einzigartigen Moment in der Geburt eines seltenen Binärsystems eingefangen", sagt Enrico Bozzo von der Universität Genf und Hauptautor des Papiers, das die Entdeckung beschreibt. "Der rote Riese setzte einen ausreichend dichten, langsamen Wind frei, um seinen Neutronenstern-Begleiter zu füttern, und verursachte zum ersten Mal eine energiereiche Emission aus dem toten Sternkern."
Nachdem INTEGRAL den Röntgenstrahl der Binärdatei entdeckt hatte, folgten schnell weitere Beobachtungen. Die XMM Newton- und NuSTAR- und Swift-Weltraumteleskope der ESA sowie bodengestützte Teleskope der ESA konnten funktionieren. Diese Beobachtungen bestätigten, was erste Beobachtungen zeigten: Dies ist ein sehr eigenartiges Sternpaar.
"... wir glauben, wir haben die Röntgenstrahlen zum ersten Mal eingeschaltet gesehen." - Erik Kuulkers, ESA INTEGRAL-Projektwissenschaftler.
Der Neutronenstern dreht sich sehr langsam und benötigt etwa 2 Stunden, um sich zu drehen. Dies ist bemerkenswert, da sich andere Neutronensterne viele Male pro Sekunde drehen können. Das Magnetfeld des Neutronensterns war ebenfalls viel stärker als erwartet. Es wird jedoch angenommen, dass das Magnetfeld um einen Neutronenstern mit der Zeit schwächer wird, was diesen Stern zu einem relativ jungen Neutronenstern macht. Und ein roter Riese ist alt, also ist dies eine sehr merkwürdige Paarung eines alten roten Riesen mit einem jungen Neutronenstern.
Eine mögliche Erklärung ist, dass sich der Neutronenstern nicht aus einer Supernova, sondern aus einem weißen Zwerg gebildet hat. In diesem Szenario wäre der Weiße Zwerg nach einer sehr langen Zeit der Fütterung mit Material des roten Riesen zu einem Neutronenstern zusammengebrochen. Das würde die Altersunterschiede zwischen den beiden Sternen im System erklären.
"Diese Objekte sind rätselhaft", sagt Enrico. „Es könnte sein, dass entweder das Magnetfeld des Neutronensterns mit der Zeit nicht wesentlich abfällt oder dass sich der Neutronenstern später in der Geschichte des binären Systems tatsächlich gebildet hat. Das würde bedeuten, dass es von einem weißen Zwerg zu einem Neutronenstern zusammengebrochen ist, weil es sich über einen langen Zeitraum von dem roten Riesen ernährt hat, anstatt durch eine traditionellere Supernova-Explosion eines kurzlebigen massiven Sterns zu einem Neutronenstern zu werden. ”
Die nächste Frage ist, wie lange dieser Prozess dauern wird. Ist es kurzlebig oder der Beginn einer langfristigen Beziehung?
"Wir haben dieses Objekt in den letzten 15 Jahren unserer Beobachtungen mit INTEGRAL noch nie gesehen. Wir glauben, dass wir die Röntgenstrahlen zum ersten Mal eingeschaltet haben", sagt Erik Kuulkers, INTEGRAL-Projektwissenschaftler der ESA. "Wir werden weiterhin beobachten, wie es sich verhält, falls es nur ein langes" Rülpsen "von Winden ist, aber bisher haben wir keine wesentlichen Änderungen gesehen."
Das INTEGRAL-Weltraumobservatorium wurde 2002 ins Leben gerufen, um einige der energetischsten Phänomene im Universum zu untersuchen. Es konzentriert sich auf Dinge wie Schwarze Löcher, Neutronensterne, aktive galaktische Kerne und Supernovae. INTEGRAL ist eine Mission der Europäischen Weltraumorganisation in Zusammenarbeit mit den USA und Russland. Das geplante Enddatum ist Dezember 2018.
