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Lexikon der Astronomie: Wolf-Rayet-Stern

Charakteristika

Die WR-Sterne sind besonders massereiche Sterne und sind auf der Massenskala im Bereich zwischen 20 und 100 Sonnenmassen zu finden. Diese Sterne sind sehr heiß (einige 10 000 K an der Oberfläche) und in der Regel vom Spektraltyp O oder B (OB-Sterne). WR-Sterne wurden nach den französischen Astronomen Charles Joseph Etienne Wolf (1827 – 1918) und Georges-Antoine-Pons Rayet (1839 – 1906) benannt. Solche Riesensterne verraten sich in den Spektren von Galaxien beispielsweise durch eine starke Helium-II-Linie bei 164 nm (FUV, fernes Ultraviolett).

Windige Typen

Außerdem zeigen WR-Sterne breite Emissionslinien, was auf hohe Geschwindigkeiten in den Sternatmosphären schließen lässt: Von der Oberfläche dieser Sterngiganten strömen große Mengen Sternmaterie mit hoher Geschwindigkeit in die Weite des Alls: WR-Sterne produzieren heftige Sternwinde, die strahlungsgetrieben sind. Das Licht des Sterns bläst sozusagen die Hülle weg. Die dabei erreichten Windgeschwindigkeiten sind sehr hoch und betragen (in großer Entfernung) je nach Stern 400-5500 km/s, also fast bis zu 20 Mio. Stundenkilometern! Die Sternenwinde treten im UV als charakteristische, so genannte P-Cygni-Profile in Erscheinung. WR-Sterne werden immer leichter, dadurch dass der Sternwind Materie wegträgt. Die durchschnittlichen Massenverlustraten betragen etwa 1 bis 5 × 10-5 Sonnenmassen pro Jahr (Abbott et al. 1986). Die 'stärksten Bläser' haben demnach in nur 20000 Jahren eine Masse so groß wie die unseres Heimatgestirns verloren!

Unterklassen der WR-Sterne

Astronomen unterteilen Wolf-Rayet-Sterne nach ihren spektralen Eigenschaften in zwei wichtige Klassen:

  • WN-Sterne sind mit starken Linien von Stickstoff (Elementsymbol N) ausgestattet. Außerdem enthalten sie große Mengen Helium (He), aber wenig Wasserstoff (H).
  • WC-Sterne zeigen hingegen kräftige Emissionslinien von Kohlenstoff (chemisches Elementsymbol C) und von Sauerstoff (O), aber keinen Wasserstoff mehr.

Die Existenz dieser schweren Elemente (N, O) in der Sternatmosphäre legt nahe, dass sich WR-Sterne in einem fortgeschrittenen Stadium der Sternentwicklung befinden, weil die fusionierten Elemente aus der Zentralregion nun bereits in der Sternhülle zu finden sind. Im Rahmen der Sternentwicklung ist bekannt, dass WR-Sterne Nachkommen von massereichen O-Sternen (siehe Spektraltyp O) mit Anfangsmassen ab etwa 20 Sonnenmassen sind (z.B. Cappa et al. 2004, astro-ph/0401571). Weiterhin wird angenommen, dass WR-Sterne durch das Stadium eines WN-Sterns laufen, um dann WC-Sterne zu werden (Woosley et al. 2002). Die WC-Sterne enden schließlich im Gravitationskollaps und sind favorisierte Kandidaten für besonders spektakuläre Sternexplosionen. Es können dabei unterschiedliche Formen von Sternexplosionen auftreten: WR-Sterne können in Supernovae Typ Ib oder Typ Ic explodieren oder sogar als Hypernova, die sogar die Supernovae in der Energiefreisetzung übertreffen. Bei der Explosion als Hypernova sind kollabierende Wolf-Rayet-Sterne mit den langzeitigen Gamma Ray Bursts assoziiert.
Es gibt – wie bei allen Sternen – zahlreiche weitere Terminologien bei WR-Sternen, die mit besonderen Eigenschaften des Sterns (beispielsweise e: starke Emissionslinien) oder der Einordnung innerhalb des Spektraltyps zusammenhängen, z.B. WN2, WC8, etc. Bekannte Vertreter von WR-Sternen sind die Objekte WR 98a, WR 104, WR 105, WR 134 und WR 135. Der Vertreter WR 135 ist beispielsweise sehr variabel und weist einen 'klumpigen' Wind auf. Weitere individuelle Eigenschaften einiger WR-Sterne werden in oben erwähnten Cappa-Papier beschrieben.

WR-Galaxien

In der Astronomie gibt es Galaxien mit einer besonders starken Sternentstehungsrate, die so genannten Starburst-Galaxien. In kurzer Zeit entstehen hier besonders viele Sterne, die typischerweise besonders massereich und leuchtkräftig sind. Wie bereits beschreiben entwickeln sich diese OB-Sterne zu WR-Sternen. Eine besondere Klasse der Starburst-Galaxien sind nun die Wolf-Rayet-Galaxien (WR-Galaxien). Astronomen erkennen sie anhand eines breiten Emissionsbuckels bei 464 bis 469 nm im Spektrum (s. z.B. Leitherer 2004, astro-ph/0408485). Einige Vertreter dieser Starburst-Galaxien sind: NGC 1614, NGC 2798 und NGC 3125.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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