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Wie Magnetfelder bei der Entstehung von blauen Nachzüglern
helfen können
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Institut für Astrophysik
astronews.com
7. April 2025
Die Entstehung sogenannter Blue Straggler, die jünger
erscheinen als sie eigentlich sein dürften, fasziniert die Astronomie schon seit
Jahren. Sie könnten das Resultat von Sternkollisionen sein, doch muss
irgendetwas die durch die Kollision entstehende Rotation effizient abbremsen.
Neue Computersimulationen zeigen nun die besondere Bedeutung von Magnetfeldern.
Zunahme der Dichte (obere Reihe) und der
Magnetfeldstärke (untere Reihe) als Funktion der Zeit bei der
Kollision zweier Sterne mit 0,7 und 0,6 Sonnenmassen. Nach dem
ersten Kontakt bei t = 0 h (nicht gezeigt) passieren die
beiden Sterne einander (t = 5 h) und werden
auseinandergerissen (t = 12 h). Aufgrund von Instabilitäten
und Kompression beginnen die Magnetfelder zu wachsen.
Bild: MPA [Großansicht] |
Sternhaufen enthalten Hunderttausende von Sternen, die etwa zur gleichen Zeit
und aus der gleichen Molekülwolke entstanden sind. Sie bieten der Astronomie
daher ein hervorragendes Labor, um zu untersuchen, wie sich Sterne ähnlichen
Alters, ähnlicher Zusammensetzung und ähnlicher Masse im Laufe der Zeit
entwickeln. Eine besondere Untergruppe, die sogenannten Blue Stragglers (also
"blaue Nachzügler"), stellt jedoch eine Herausforderung dar: Sie erscheinen
blauer und heller als die anderen Mitglieder des Sternhaufens und damit jünger.
Warum altern sie nicht wie typische Sternhaufensterne?
Die Antwort könnte sein, dass sie tatsächlich später als die anderen Sterne
durch Kollisionen entstanden sind und dadurch an Masse gewonnen haben. Dies
wurde schon länger vermutet, da sich Blue Straggler oft verstärkt in den
dichtbesiedelten Zentralbereichen von Kugelsternhaufen finden, wo Kollisionen
wahrscheinlicher sind als in den Außenbereichen. Mit der Erklärung gibt es
allerdings ein Problem: Da die meisten Kollisionen zwischen zwei massearmen
Sternen nicht genau frontal, sondern versetzt stattfinden, würde der entstehende
massereiche Stern schnell rotieren. Dabei verliert er den größten Teil seiner
Masse, während sich die Rotation bis zu einem stabilen Zustand verlangsamt - es
sei denn, die Verlangsamung ist effizient.
Obwohl viele der vorgeschlagenen Bremsmechanismen Magnetfelder voraussetzen,
war mehr als zwei Jahrzehnte lang unklar, ob solche Magnetfelder tatsächlich
existieren und ob sie stark genug sind, um eine entscheidende Rolle zu spielen.
Ein Team des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) hat nun ausgeklügelte
3D-Magnetohydrodynamik-Simulationen mit beweglichen Gittern von Kollisionen
zwischen massearmen Hauptreihensternen durchgeführt und gezeigt, dass die
Magnetfeldenergie bei diesen Kollisionen um den Faktor 10 Milliarden verstärkt
wird. Im Kern des neu entstandenen Sterns kann das Magnetfeld bis zu 100
Millionen Gauß erreichen - zum Vergleich: das Magnetfeld in Sonnenflecken
erreicht bis zu 5000 Gauß.
"Unsere Simulationen haben gezeigt, dass das Magnetfeld bei Stern-Kollisionen
verstärkt werden kann, was ein vielversprechendes Anzeichen für einen effektiven
Mechanismus zur Abbremsung der Rotation ist", sagt Taeho Ryu, Postdoktorand am
MPA und Leiter der Studie. "Diese Verstärkung ist unabhängig von den
Kollisionsparametern und könnte daher bei jeder Kollision zweier Sterne in einem
Sternhaufen auftreten." Die Simulationen zeigen auch eine abgeflachte,
rotierende Gasstruktur um die Kollision, was auf die Bildung einer Scheibe
hindeuten könnte. Magnetisches Bremsen und ein Effekt namens "Disk-Locking"
könnten die Abbremsung weiter unterstützen.
"Unser nächster Schritt wird sein, die langfristige Entwicklung nach der
Kollision genau zu beobachten, um zu sehen, wie sich diese Sterne über Millionen
oder Milliarden von Jahren entwickeln und ob sie wirklich zu den blauen
Nachzüglern werden, die wir beobachten", fügt Ryu hinzu.
Über ihre Studie berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der
Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen ist.
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