APEX
Sternkollision sorgte für Nova von 1670
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie
astronews.com
24. März 2015

Im Jahr 1670 verfolgten Astronomen, wie am Himmel plötzlich ein neuer Stern auftauchte, eine sogenannte Nova. Mehr als 300 Jahre lang rätselte man darüber, was genau zu diesem Aufleuchten geführt hat. Jetzt deuten neue Beobachtungen darauf hin, dass es sich offenbar nicht um eine gewöhnliche Nova handelte, sondern um die Kollision von zwei Sternen.

Das Bild zeigt die Überreste des im Jahr 1670 beobachteten "neuen Sterns" in verschiedenen Wellenlängenbereichen. Bild: ESO / T. Kamiński [Großansicht]

Einige der größten Astronomen der Geschichte, darunter Cassini und Hevelius, der Vater der Kartographie des Mondes, haben sorgfältige Aufzeichnungen der Erscheinung eines neuen Sterns am Himmel im Jahr 1670 hinterlassen. Hevelius beschrieb seine Beobachtung als "Nova sub capite Cygni" – also einen neuen Stern unter dem Kopf des Schwans.

Die heutigen Astronomen kennen das Objekt unter dem Namen Nova Vul 1670. Es liegt nämlich innerhalb der Grenzen des modernen Sternbilds Vulpecula (Füchschen) nahe der Grenze zum Sternbild Schwan und wird auch unter der Bezeichnung CK Vulpeculae als Stern mit veränderlicher Helligkeit klassifiziert.

Historische Aufzeichnungen von Nova-Ausbrüchen sind selten und für die moderne Astronomie von großem Interesse. "Das Objekt galt für viele Jahre als Nova, aber je länger es untersucht wurde, desto weniger sah es nach einer gewöhnlichen Nova oder irgendeiner anderen Art von explodierendem Stern aus", erklärt Tomasz Kamiński von der europäischen Südsternwarte ESO, der zuvor am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn geforscht hat.

Bei den ersten Beobachtungen im Jahr 1670 war die Nova Vul 1670 leicht mit bloßem Auge am Himmel sichtbar, mit starken Helligkeitsschwankungen im Lauf der nächsten beiden Jahre. Danach verschwand das Objekt, erschien zweimal wieder am Himmel, bevor es endgültig für das bloße Auge unsichtbar wurde. Obwohl die Aufzeichnungen das Phänomen für die damalige Zeit überraschend gut dokumentierten, fehlte auch den besten Astronomen dieser Zeit einfach die Ausrüstung, um die eigenartigen Eigenschaften dieser scheinbaren Nova erklären zu können.

Während des 20. Jahrhunderts kamen die Astronomen zu dem Schluss, dass die meisten Novae als explosive Ausbrüche in engen Doppelsternsystemen erklärt werden können. Das Verhalten von Nova Vul 1670 passte jedoch nicht zu diesem Modell und blieb damit ein Rätsel. Auch mit der ständig wachsenden Empfindlichkeit von astronomischen Teleskopen war es lange Zeit unmöglich, überhaupt eine Spur dieses Ereignisses an der entsprechenden Stelle am Himmel nachzuweisen.

Erst in den 1980er Jahren gelang es einem Team von Astronomen, einen schwachen Nebel in der Umgebung der Ausbruchsstelle zu lokalisieren. Während diese Beobachtung eine verlockende Verbindung zu dem Ereignis von 1670 darstellt, trug sie doch zunächst wenig bei zur Aufklärung der wahren Natur von dem, was vor über 300 Jahren am Himmel über Europa zu sehen war.

"Wir haben jetzt das Gebiet in Submillimeter- und Radiowellenlängen untersucht", berichtet Kamiński. "Und dabei haben wir herausgefunden, dass die gesamte Umgebung dieses Überrests in ein kühles Gas eingebettet ist, das eine Vielzahl von Molekülen in ungewöhnlicher chemischer Zusammensetzung enthält." Dabei wurden neutrale Moleküle, ionisierte Moleküle und sogar das organische Molekül Formaldehyd nachgewiesen.

Für ihre Beobachtungen nutzten die Wissenschaftler das APEX-Teleskop in Chile sowie das Submillimeter Array auf Hawaii und das 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg. Damit konnten sie die chemische Zusammensetzung sowie der Häufigkeitsverhältnisse unterschiedlicher Isotope in dem Gas bestimmen. Beides zusammen ergibt ein sehr detailliertes Bild des Aufbaus und der chemischen Zusammensetzung dieser Gaswolke, das zeigt, woher das Material stammt.

Nach Ansicht des Teams ist die Masse des kalten Gases zu groß, um in einem Nova-Ausbruch entstanden zu sein. Dazu sind auch die im Bereich von Nova Vul 1670 gemessenen Isotopenverhältnisse unterschiedlich zu dem, was man von einer Nova erwarten würde.

Aber wenn es keine Nova war, was könnte es dann gewesen sein? Die Wissenschaftler vermuten, dass sie es hier mit den Resten einer Kollision zweier Sterne zu tun haben, die leuchtkräftiger ausfällt als der Ausbruch einer Nova, aber weniger leuchtkräftig als eine Supernova. Sie werden als "Red Transients" bezeichnet.

Es handelt sich dabei um ein sehr seltenes Ereignis, bei dem ein Stern aufgrund des Zusammenstoßes mit einem weiteren Stern explodiert. Es wird Materie aus dem Innersten des zerstörten Sterns in die Umgebung hinausgeschleudert und es verbleibt ein nur schwach leuchtender Überrest, eingebettet in eine kalte Hülle aus Molekülen und Staub. Diese erst seit kurzem bekannte Art von explosiven Sternen kann die Beobachtungsergebnisse von Nova Vul 1670 fast perfekt erklären.

"Diese Art von Entdeckungen macht am meisten Spaß - etwas, das vollkommen unerwartet kommt", urteilt Karl Menten, der APEX-Projektleiter vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie.

Über ihre Beobachtungen berichteten die Astronomen in der Wissenschaftszeitschrift Nature.