Astronomische Anomalie: Entschlüsselung des Geheimnisses der blauen Überriesensterne

Künstlerische Darstellung eines binären Systems aus einem roten Riesenstern und einem jüngeren Begleiter, die sich vereinigen können, um einen blauen Überriesen zu erzeugen. Credit: Casey Reed, NASA

B-Typ blaue Überriesen sind hochleuchtende, massereiche Sterne, die trotz ihrer theoretisch kurzen evolutionären Phase häufiger erscheinen als traditionell erwartet. Aktuelle Forschungen liefern neue Erkenntnisse und zeigen, dass viele blaue Überriesen wahrscheinlich aus der Verschmelzung massereicher binärer Systeme entstehen. Diese Verschmelzungen erklären das Vorhandensein der Sterne in der "evolutionären Lücke" und ihre einzigartigen Oberflächeneigenschaften, was auf eine grundlegende Überarbeitung des Verständnisses ihres Lebenszyklus und ihres Einflusses auf die Galaxienbildung hindeutet.

B-Typ blaue Überriesen sind außergewöhnlich leuchtende und heiße Sterne mit Leuchtkräften mindestens 10.000-mal höher als die der Sonne und Temperaturen, die 2 bis 5 Mal höher sind. Mit Massen von 16 bis 40 Mal der Masse der Sonne wird angenommen, dass diese Sterne in einer kurzen und schnellen Phase der stellaren Evolution existieren, was sie theoretisch selten macht. Warum beobachten wir also so viele von ihnen?

Ein wichtiger Hinweis auf ihren Ursprung liegt darin, dass die meisten blauen Überriesen als Einzelsterne beobachtet werden, das heißt, sie haben keinen nachweisbaren gravitativ gebundenen Begleiter. Die meisten jungen massereichen Sterne werden jedoch in binären Systemen mit Begleitern geboren. Warum sind blaue Überriesen einzelne Sterne? Die Antwort: Massive binäre Sternsysteme "verschmelzen" und erzeugen blaue Überriesen.

In einer wegweisenden Studie unter der Leitung der IAC-Forscherin Athira Menon simuliert ein internationales Team von computergestützten und beobachtenden Astrophysikern detaillierte Modelle von Sternverschmelzungen und analysiert eine Stichprobe von 59 frühen B-Typ blauen Überriesen in der Großen Magellanschen Wolke, einer Satellitengalaxie der Milchstraße.

„Wir haben die Verschmelzungen von entwickelten Riesensternen mit ihren kleineren stellaren Begleitern über einen weiten Bereich von Parametern simuliert und die Wechselwirkung und Vermischung der beiden Sterne während der Verschmelzung berücksichtigt. Die neugeborenen Sterne leben als blaue Überriesen während der zweitlängsten Phase im Leben eines Sterns, in der er Helium in seinem Kern verbrennt,“ erklärt Menon.

Laut Artemio Herrero, IAC-Forscher und Co-Autor des Artikels, „erklären die erhaltenen Ergebnisse, warum blaue Überriesen in der sogenannten 'evolutionären Lücke' der klassischen stellaren Physik gefunden werden, einer Phase ihrer Evolution, in der wir keine Sterne erwarten würden.“

Aber können solche Verschmelzungen auch die gemessenen Eigenschaften von blauen Überriesen erklären? „Bemerkenswerterweise haben wir festgestellt, dass Sterne, die aus solchen Verschmelzungen geboren werden, größeren Erfolg haben, die Oberflächenzusammensetzung, insbesondere die Stickstoff- und Heliumanreicherung, eines großen Teils der Stichprobe zu reproduzieren als herkömmliche stellare Modelle. Dies deutet darauf hin, dass Verschmelzungen der dominante Kanal zur Produktion von blauen Überriesen sein könnten,“ sagt Danny Lennon, ein IAC-Forscher, der ebenfalls an der Studie teilgenommen hat.

Diese Studie macht einen großen Schritt zur Lösung eines alten Problems, wie blaue Überriesen entstehen, und deutet auf die wichtige Rolle von stellaren Verschmelzungen in der Morphologie von Galaxien und ihren stellaren Populationen hin. Der nächste Teil der Studie wird versuchen zu untersuchen, wie diese blauen Überriesen explodieren und zum Schwarzes-Loch-Neutronenstern-Landschaft beitragen.