Astronomen haben zum ersten Mal eine hochauflösende Ansicht eines Weißen Zwergsterns erhalten, der aktiv Material von einem nahegelegenen Begleiter absaugt. Mit dem Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) der NASA beobachtete ein Team des MIT das System EX Hydrae, das sich 200 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, und enthüllte Details über die heftige Wechselwirkung zwischen diesen Sternen. Diese Entdeckung liefert entscheidende Einblicke in das Verhalten von „intermediaten polaren“ Doppelsternsystemen – Systemen, in denen ein toter Stern seinen Nachbarn aggressiv verschlingt.
Die Dynamik des stellaren Kannibalismus
EX Hydrae besteht aus einem Weißen Zwerg, dem dichten Überrest eines sonnenähnlichen Sterns, und seinem Opfer, das ihn alle 98 Minuten umkreist. Das Magnetfeld des Weißen Zwergs entzieht dem Begleitstern Material und erzeugt so eine etwa 3.200 Kilometer hohe Säule aus überhitztem Gas. Diese Säule regnet auf den Weißen Zwerg und setzt dabei intensive Röntgenstrahlung frei.
Dieser Maßstab ist von Bedeutung : Die Säule hat fast den halben Radius des Weißen Zwergs selbst, was bedeutet, dass ein erheblicher Teil der Materie des Begleitsterns direkt verbraucht wird. Das Team bestätigte außerdem, dass Röntgenstrahlen von der Oberfläche des Weißen Zwergs reflektiert werden, bevor sie gestreut werden, ein Phänomen, das vorhergesagt, aber noch nie zuvor direkt beobachtet wurde.
Warum das wichtig ist: Akkretionsscheiben und Magnetfelder
Weiße Zwerge stehen am Ende der Sternentwicklung und können auf zwei Wegen zur Zerstörung führen; entweder durch Explosion in eine Supernova vom Typ Ia oder durch langsames Abkühlen zu einem Schwarzen Zwerg. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Pfaden liegt darin, wie der Weiße Zwerg Masse von seinem Begleitstern erhält.
Mittlere Polare wie EX Hydrae fallen in eine einzigartige Kategorie, in der das Magnetfeld nicht stark genug ist, um eine vollständige Akkretionsscheibe (eine wirbelnde Masse gestohlener Materie) um den Weißen Zwerg zu bilden, aber stark genug, um Materie in Richtung der Pole zu schleusen. Dieser Prozess erzeugt einen „Akkretionsvorhang“ – einen Regenguss aus Sternmaterie mit einer Geschwindigkeit von Millionen Meilen pro Stunde. Durch die Kollision einfallender Materie entstehen turbulente Gassäulen mit mehreren Millionen Grad, die nachweisbare Röntgenstrahlen aussenden.
Die Kraft der Röntgenpolarimetrie
Die Raumsonde IXPE maß die Polarisation der von EX Hydrae emittierten Röntgenstrahlen und zeigte einen überraschend hohen Polarisationsgrad (8 %). Dies bedeutet, dass die Strahlungswellen in eine bestimmte Richtung ausgerichtet waren, was das Vorhandensein des Magnetfelds und des intensiven Energieflusses bestätigt.
„Wir haben gezeigt, dass Röntgenpolarimetrie verwendet werden kann, um detaillierte Messungen der Akkretionsgeometrie des Weißen Zwergs durchzuführen“, sagte Sean Gunderson, Teamleiter am MIT.
Diese Technik liefert ein klareres Bild der extremen Umgebung um den Weißen Zwerg als herkömmliche Teleskope, die oft nur einen schwachen Punkt am Himmel sehen. Durch die Analyse der Polarisation können Wissenschaftler den innersten und energiereichsten Bereich des Systems rekonstruieren.
Zukünftige Implikationen: Supernovae verstehen
Das Forschungsteam plant, seine Untersuchung auf andere Weiße Zwergsysteme auszuweiten, um besser zu verstehen, wie diese Sterne schließlich als Typ-Ia-Supernovae explodieren. Diese Supernovae sind für die Messung kosmischer Entfernungen von entscheidender Bedeutung. Daher ist das Verständnis der Faktoren, die zu ihren Explosionen führen, für die Kartierung des Universums von entscheidender Bedeutung.
Die Untersuchung von Sternenvampiren bietet einen direkten Einblick in die gewalttätigen Endstadien von Sternensystemen und wirft Licht auf ihr unmittelbares Verhalten und ihr endgültiges Schicksal.
