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Astronomie

Propellerstern: Umdrehung in 25 Sekunden

Der schnell rotierende Weiße Zwerg LAMOST J024048.51+195226.9 repräsentiert einen "Propellerstern", der von einem Begleiter angezogene Materie rasant ins All wirbelt. (Künstlerische Darstellung: University of Warwick/ Mark Garlick)

Ein stellarer Freak im Visier: Astronomen berichten über den nun schnellsten bekannten Vertreter der Weißen Zwerge. Der etwa erdgroße Himmelskörper dreht sich in nur 25 Sekunden um die eigene Achse. Dabei entwickelt er den Effekt eines Propellers: Er entreißt einem nahen Begleitstern Materie, die er dann durch die Kraft seines Magnetfeldes mit einer Geschwindigkeit von etwa 3000 Kilometern pro Sekunde ins All schleudert. Der Stern gilt damit nun als der zweite bekannte Vertreter eines magnetischen Propellersterns.

Ausgebrannt, blass und klein – aber enorm massereich: Weiße Zwerge sind „tote“ Sterne, die ihren gesamten Brennstoff verbrannt haben und anschließend zu extrem dichten Überresten geschrumpft sind. Sie besitzen dabei oft nur planetare Ausmaße, sind aber schwer wie Sterne. Zahlreiche Exemplare dieser Himmelskörper sind bereits bekannt. Einige zeichnet dabei eine erstaunlich hohe Rotationsgeschwindigkeit aus. Pulsare können sich zwar noch deutlich schneller drehen – sie sind allerdings viel kleiner. Den bisherigen Rekord bei den Weißen Zwergen hielt bisher CTCV J2056-3014 mit etwa 29 Sekunden pro Umdrehung.

Als ein weiterer Promi seiner Sternkategorie galt bisher auch der Weiße Zwerg AE Aquarii. Neben seiner ebenfalls hohen Rotationsgeschwindigkeit zeichnet ihn eine zusätzliche Besonderheit aus: Er wurde als Propellerstern bezeichnet, da er Materie eines nahen Begleitsterns mit hoher Geschwindigkeit ins All wirbelt. Nun präsentieren die Astronomen um Ingrid Pelisoli von der University of Warwick ein zweites Beispiel für einen solchen Propellerstern, der gleichzeitig einen neuen Rekord in Sachen Rasanz bei den Weißen Zwergen aufstellt.

Rasanz am Flackern erkannt

Frühere Untersuchungen haben bereits gezeigt, dass der Weiße Zwerg mit der Bezeichnung LAMOST J024048.51+195226.9 – kurz J0240+1952 – etwa so groß wie die Erde ist, dabei allerdings wohl mindestens 200.000 Mal mehr Masse besitzt. Er ist wie AE Aquarii ebenfalls Teil eines Doppelsternsystems. Der Weiße Zwerg wirkt dabei fast wie ein Planet seines großen Partners, doch durch seine immense Schwerkraft zieht er ihm Material in Form von Plasma ab. Es gab auch bereits Hinweise darauf, dass J0240+1952 ähnlich wie AE Aquarii diese Materie ins All schleudert. Doch um ihn ebenfalls als magnetischen Propellerstern zu charakterisieren, fehlten bisher Informationen zu seiner Drehung.

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Um J0240+1952 genauer zu untersuchen, haben Pelisoli und ihre Kollegen den Weißen Zwerg nun mit dem HiPERCAM-Instrument am Gran Telescopio Canarias auf La Palma ins Visier genommen. Die extreme Lichtempfindlichkeit des Systems ermöglichte es, auch feine Details der Strahlung aufzudecken, die uns von dem blassen Himmelskörper erreicht. Wie die Astronomen erklären, landet ein Teil der Materie, die der Stern von seinem Partner abzieht, auf seiner Oberfläche. Dies erzeugt helle Flecken, die bei der Rotation von J0240+1952 Pulsationen im Licht verursachen. Anhand dieser Beobachtungen konnten die Forscher nun die Drehgeschwindigkeit bestimmen.

Vom Einzelfall zur Kategorie

So stellten sie fest: Was bei der Erde 24 Stunden dauert, vollführt J0240+1952 in 25 Sekunden. Dieser Wert liegt somit vier Sekunden niedriger als im Fall des bisherigen Rekordhalters CTCV J2056-3014. „Die Rotation ist so schnell, dass der Weiße Zwerg eine überdurchschnittlich große Masse haben muss, um zusammenzuhalten und nicht auseinandergerissen zu werden“, sagt Pelisoli. Wie die Forscher erklären, führte wohl in der Geschichte des Sterns der Niederschlag des von dem Begleitstern abgezogenen Plasmas im Äquatorbereich zu dieser hohen Drehgeschwindigkeit. Irgendwann in seiner Geschichte entwickelte J0240+1952 dann jedoch ein starkes Magnetfeld, das nun den größten Teil des angezogenen Plasmas mit bis zu 3000 Kilometern pro Sekunde weggeschleudert. Nur ein Rest fließt in Richtung der magnetischen Pole des Sterns und sorgt dort für die gemessenen Pulsationen des Lichts, erklären die Astronomen.

Sie konnten durch ihre Ergebnisse somit bestätigt, dass J0240+1952 einen weiteren Vertreter der Kategorie Propellerstern repräsentiert. „Es ist das zweite Mal, dass wir eines dieser magnetischen Propellersysteme gefunden haben, sodass wir jetzt wissen, dass es sich nicht um eine Einmaligkeit handelt“, sagt Co-Autor Tom Marsh von der University of Warwick. „Damit belegen wir, dass der magnetische Propeller-Mechanismus ein Effekt ist, der in Doppelsternsystemen auftreten kann, wenn die Umstände stimmen“, so der Astronom. Abschließend hebt Pelisoli noch einmal den zweiten Aspekt des erstaunlichen Himmelskörpers hervor: „In der Zeit, in der Sie diese Zeilen gelesen haben, hat J0240+1952 mehrere Umdrehungen vollzogen“, so die Wissenschaftlerin.

Quelle: University of Warwick, Fachartikel: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, doi: 10.1093/mnrasl/slab116

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