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Astrophysik: Eine Nova hat ihren großen Auftritt

Bei der Nova V1213 Centauri konnten Astronomen erstmals verfolgen, wie das System zunächst aktiv wurde, dann grell aufleuchtete und nun wieder in den Schlaf sinkt. Der Beobachtungszeitraum erstreckt sich über rund 13 Jahre.
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Im Mai 2009 brach im südlichen Sternbild Zentaur die Nova V1213 Centauri aus und steigerte dabei ihre Helligkeit für wenige Wochen um das Zweimillionenfache. Dieser Ausbruch kam für die Astronomen nicht völlig überraschend, da das System schon seit dem Jahr 2003 von der Himmelsüberwachung des Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) erfasst wurde, das eigentlich nach Exoplaneten mittels des Gravitationslinseneffekts fahndet. Somit konnten die Astronomen um Przemek Mróz am polnischen Astronomischen Observatorium der Universität Warschau über 13 Jahre hinweg die Entwicklung und das Verhalten von V1213 Centauri vor, während und nach dem Ausbruch verfolgen. Das System befindet sich rund 23 400 Lichtjahre von uns entfernt im Scutum-Centaurus-Spiralarm unseres Milchstraßensystems.

Ein enges Doppelsternsystem wird zur Nova (künstlerische Darstellung)Laden...
Ein enges Doppelsternsystem wird zur Nova | So kann man sich das enge Doppelsternsystem der Nova V1213 Centauri vorstellen (künstlerische Darstellung): Ein durch Gezeitenkräfte verformter Stern umkreist in sehr geringem Abstand einen Weißen Zwerg, bei dem gerade eine Nova-Eruption eingesetzt hat. Dabei entzündet sich in einer nuklearen Kettenreaktion eine relativ dünne Schicht aus komprimiertem Wasserstoff auf der Oberfläche des Weißen Zwergs und steigert die Helligkeit des Systems um das Millionenfache. Die violette Blase stellt bei der Explosion ausgestoßenes Gas dar.

V1213 Centauri ist ein sehr enges Doppelsternsystem und besteht aus einem Weißen Zwerg und einem massearmen Begleitstern. Es rotiert in lediglich 5,1 Stunden einmal um den gemeinsamen Schwerpunkt. Der Weiße Zwerg hat nur etwa die Größe der Erde, besitzt aber im Fall von V1213 Centauri zirka eine Sonnenmasse. Vom Begleitstern tritt Materie auf den Weißen Zwerg über. Diese sammelt sich zunächst wegen der Erhaltung des Drehimpulses in einer Akkretionsscheibe um den Weißen Zwerg an und gelangt somit erst nach und nach auf dessen Oberfläche. Dort sammelt sich das Gas, überwiegend Wasserstoff, an und bildet eine dünne, stark komprimierte Schicht. Überschreiten in dieser Schicht schließlich Druck und Temperatur gewisse Grenzwerte, so beginnt der angesammelte Wasserstoff in einer rasanten Kettenreaktion explosionsartig zu Helium zu verschmelzen. Dabei wird die Materie enorm aufgeheizt und die Helligkeit des Systems steigert sich für wenige Monate um rund das Zweimillionenfache. Danach sinkt die Helligkeit langsam wieder ab, bis schließlich der Ruhewert vor dem Ausbruch erreicht ist. Bei einer Nova-Eruption wird im Gegensatz zu einer noch viel helleren und energiereicheren Supernova-Explosion der Weiße Zwerg nicht zerstört und kann daher weiter Materie aufsammeln.

Die unterschiedlichen Aktivitätsphasen der Nova V1213 Centauri / ReihendarstellungLaden...
Die unterschiedlichen Aktivitätsphasen der Nova V1213 Centauri | Auf dieser Reihenaufnahme zeigen sich die unterschiedlichen Aktivitätsphasen der Nova V1213 Centauri, die im Mai 2009 einen Nova-Ausbruch (drittes Bild von links) durchlief, wobei sie etwa zwei Millionen Mal heller leuchtete als im Ruhezustand.

Nur selten war es den Astronomen bislang vergönnt, das Verhalten einer Nova Jahre vor dem Ausbruch dokumentieren zu können. Zunächst zeigte V1213 Centauri kleinere Ausbrüche, bei denen sich die Helligkeit um bis zu drei Größenklassen (etwa um das 16-Fache) erhöhte. Diese kleinen Ausbrüche dauerten im Mittel ungefähr sechs Tage, während die Ruhephasen im Mittel rund 18 Tage lang waren. Die Ausbrüche werden auch als Zwergnova-Aktivität bezeichnet. Bei der eigentlichen Nova-Eruption am 8. Mai 2009 steigerte sich die Helligkeit um 16 Größenklassen, also um mehr als das Zweimillionenfache. Die Nova-Eruption erfolgte sechs Tage nach dem letzten Zwergnova-Ausbruch. Die Forscher um Mróz spekulieren, dass das Material, welches beim letzten Zwergnova-Ausbruch zum Weißen Zwerg gelangte, die nukleare Kettenreaktion in Gang setzte und zur Explosion der Wasserstoffschicht führte. Dabei wurde ein Millionstel bis zu einem Hunderttausendstel einer Sonnenmasse an Wasserstoff verbrannt.

Seit dem Nova-Ausbruch nimmt nun die Helligkeit des Systems langsam ab, derzeit mit rund einer halben Größenklasse pro Jahr. Allerdings ist das System noch immer deutlich heller als vor dem Nova-Ausbruch. Die Astronomen um Mróz stellten fest, dass zirka 52-mal so viel Wasserstoff auf den Weißen Zwerg wie vor dem Ausbruch strömt. Dies lässt sich damit erklären, dass der Begleitstern durch den Nova-Ausbruch extrem aufgeheizt wurde und sich dabei auch ausdehnte, so dass nun mehr Materie zum Partner übertreten kann. Dieser erhöhte Materiefluss könnte noch um die 100 Jahre anhalten und nach und nach schwächer werden, bis wieder die Verhältnisse vor der Eruption erreicht sind. Dann tritt V1213 Centauri wieder in den "Winterschlaf" ein, der zwischen 10 000 und einer Million Jahre dauern kann.

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