Astronomen haben mithilfe von Daten des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA ungewöhnliches „Singen“ eines Roten Riesensterns entdeckt, der sich in einer Umlaufbahn mit einem Schwarzen Loch befindet. Diese Entdeckung, die im Gaia BH2-System (ungefähr 3.800 Lichtjahre entfernt) gemacht wurde, deutet darauf hin, dass der Stern eine gewalttätige Geschichte hatte – möglicherweise eine Verschmelzung mit einem anderen Stern in der Vergangenheit. Der Befund verdeutlicht, wie Systeme Schwarzer Löcher die Sternentwicklung auf überraschende Weise verändern können.
Enthüllung stellarer Innenräume durch Sternbeben
So wie Erdbeben die innere Struktur der Erde offenbaren, nutzten Wissenschaftler von TESS entdeckte Sternbeben, um die Oberfläche des Roten Riesen zu untersuchen. Diese Schwingungen oder Vibrationen fungieren als kosmischer Seismograph und ermöglichen es Forschern, die innere Zusammensetzung und Geschichte des Sterns zu verstehen.
Das Team unter der Leitung von Daniel Hey von der University of Hawaii stellte fest, dass der Rote Riese ungewöhnlich reich an schweren Elementen („alpha-reich“) ist, eine Eigenschaft, die typischerweise bei älteren Sternen zu finden ist. Die Sternbeben zeigten jedoch, dass es nur etwa 5 Milliarden Jahre alt ist – jünger als aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung erwartet. Diese Diskrepanz deutet darauf hin, dass sich der Stern nicht isoliert gebildet hat. Die plausibelste Erklärung ist, dass er durch eine Kollision oder Verschmelzung mit einem anderen Stern oder durch den Materialverbrauch während der Entstehung des Schwarzen Lochs an Masse zugenommen hat.
Eine sich schnell drehende Vergangenheit?
Erschwerend kommt hinzu, dass sich der Rote Riese viel schneller dreht (einmal alle 398 Erdentage) als typische Sterne seines Alters. Diese schnelle Rotation stützt die Theorie einer vergangenen Fusion weiter. Gezeitenwechselwirkungen mit seinem Begleiter im Schwarzen Loch könnten ebenfalls zur Drehung beitragen, aber die Geschwindigkeit lässt auf einen dramatischeren Ursprung schließen.
„Wenn diese Rotation real ist, kann sie nicht allein durch die Geburtsdrehung des Sterns erklärt werden“, bemerkt Joel Ong, ein Hubble Fellow der NASA. „Der Stern muss durch Gezeitenwechselwirkungen mit seinem Begleiter in Rotation versetzt worden sein, was die Annahme weiter stützt, dass dieses System eine komplexe Geschichte hat.“
Ein weiteres Rätsel: Der metallarme Begleiter von Gaia BH3
Das gleiche Team untersuchte ein anderes Schwarzlochsystem, Gaia BH3 (2.000 Lichtjahre von der Erde entfernt), und stellte fest, dass sein Begleitstern deutlich an schweren Elementen mangelt („metallarm“). Überraschenderweise fehlen diesem Stern die erwarteten Schwingungen, ein Phänomen, das bestehende Modelle der Sternentwicklung in Frage stellt.
Dieser Mangel an beobachtbaren Vibrationen könnte auf einzigartige innere Eigenschaften oder eine ungewöhnliche Entstehungsgeschichte hinweisen. Das Team plant weitere Beobachtungen mit der ESA-Raumsonde Gaia, um die Ergebnisse des Sternbebens zu bestätigen und ihr Verständnis dieser besonderen Systeme zu verfeinern.
Diese Entdeckungen zeigen, dass Doppelsternsysteme mit Schwarzen Löchern weitaus dynamischer sind als bisher angenommen. Durch die Untersuchung dieser Wechselwirkungen können Astronomen neue Einblicke in die Sternentwicklung, galaktische Verschmelzungen und die Entstehung von Schwarzen Löchern selbst gewinnen. Die laufende Forschung verspricht, noch mehr über das turbulente Leben dieser kosmischen Begleiter zu enthüllen.
