Wolf-Rayet-Sterne lassen unsere Sonne winzig aussehen. Sie können Hunderte Male massiver, Millionen Male heller und Zehntausende von Grad heißer sein.
Unsere eigene Sonne klingt ziemlich beeindruckend: 1,3 Millionen Mal so groß wie die Erde, 330.000 Mal so massiv, 10.000 Grad Celsius an der Oberfläche und 400 Millionen Milliarden Milliarden Watt Leistung. Aber für einen Stern ist die Sonne ziemlich mickrig. Die wirklichen stellaren Schwergewichte sind die Wolf-Rayet-Sterne: die massereichsten und hellsten bekannten Sterne.
Zunächst einige Zahlen. Über die zwanzigfache Masse unserer Sonne. Millionenfach heller. Temperaturen über 50.000 Grad. Und was ihre Größe angeht, ist das schwer zu sagen. Sterne so massig sind eigentlich eher flauschig. Das liegt daran, dass sie Probleme haben, sich zusammenzuhalten. Der Druck des intensiven Lichts reicht aus, um den Stern zu zerreißen. Diese Strahlung treibt phänomenal starke Sternwinde an. Mit einer Geschwindigkeit von über zehn Millionen Meilen pro Stunde werfen die Sterne jedes Jahr etwa zweitausend Milliarden Milliarden Tonnen Material ab. Das ist so, als würde man jährlich drei Erden in den Weltraum spucken!
WR124 ist ein Wolf-Rayet-Stern, der 8000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Dieses Hubble-Weltraumteleskop zeigt heiße Gasklumpen, die jeweils 30-mal schwerer als die Erde sind und mit einer Geschwindigkeit von fast 160.000 km / h in den Weltraum geblasen werden. Kredit: Y. Grosdidier, A. Moffat, G. Joncas, A. Acker und NASA
Benannt nach den französischen Astronomen Charles Wolf und George Rayet, die sie 1867 am Pariser Observatorium entdeckten, sind Wolf-Rayet-Sterne äußerst selten. Wir kennen nur 500 in der Milchstraße und einige hundert in den umliegenden Galaxien.
Nur einer ist mit bloßem Auge zu sehen. Gamma 2 Velorum im südlichen Sternbild Vela ist nicht nur der nächstgelegene Wolf-Rayet-Stern, sondern auch einer der hellsten Sterne am Himmel. Es ist Teil eines sechsgliedrigen Sternensystems und liegt etwa 1000 Lichtjahre entfernt. Während Gamma 2 für das bloße Auge wie ein einzelner Stern erscheint, ist es tatsächlich ein Paar Sterne. Sie sind durch den gleichen Abstand wie die Erde und die Sonne getrennt. Einer ist ein blauer Überriese, der andere ist der Wolf-Rayet-Stern. Obwohl die Masse unserer Sonne derzeit neunmal so groß ist, hat sie einen beträchtlichen Teil ihrer Masse verloren. Höchstwahrscheinlich begann es mit der 35-fachen Masse der Sonne!
AB7 ist ein Nebel mit einem Durchmesser von 200 Lichtjahren in der Großen Magellenischen Wolke. Es wird von einem Doppelsternsystem in seinem Kern beleuchtet. Einer der Sterne ist ein Wolf-Rayet, der mit einer Temperatur von 120.000 Grad den umgebenden Raum sprengt. Bildnachweis: ESO
Aber selbst ein Stern wie Gamma 2 Velorum sieht im Vergleich zu dem massereichsten Stern, den man kennt, schwach aus. 165.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet es sich in der Großen Magellanschen Wolke - einer Satellitengalaxie der Milchstraße. Als Teil des Super-Sternhaufens R136 wiegt R136a1 ungefähr 265 Sonnen! Und es ist fast neun Millionen Mal heller.
R136a1 und Sterne wie dieses sind für Astronomen ein Rätsel. Sie trotzen dem, was wir zu wissen glauben, wie sich Sterne bilden. Eine der führenden Hypothesen ist, dass R136a1 nicht direkt aus dem Zusammenbruch einer molekularen Wasserstoffwolke entstanden ist, sondern das Ergebnis der Kollision zweier massereicher Sterne. Ein sehr enges Paar von Sternen könnte sich aufeinander zu drehen und sich schließlich zu einem Sternengiganten zusammenschließen.
Die Größe der Sonne (gelb) im Verhältnis zu anderen Sternen. Die kleine rote Kugel links ist ein „Roter Zwerg“. Rechts von der Sonne befindet sich ein blauer Zwerg, der etwa achtmal so schwer ist wie die Sonne. Im Hintergrund steht R136a1 mit 265 Sonnen. Sie könnten ungefähr 35 Sonnen entlang seines Durchmessers ausrichten! Bildnachweis: ESO / M. Kornmesser
Astronomen spekulieren darüber, wie R136a1 sein Leben beenden wird. Einige denken, es ist ein Kandidat für eine Hypernova. Eine reguläre Supernova wird eine ganze Galaxie überstrahlen. Eine Hypernova geht mit der Kraft von hundert Supernovae los. Dies ist im Grunde eine Supernova für Steroide.
Eine andere Möglichkeit ist ebenso faszinierend. R136a1 könnte ausgehen als Paarinstabilitäts-Supernova.
Die Kerne sehr massereicher Sterne werden von Gammastrahlen aufgehalten, die bei Kernreaktionen freigesetzt werden. Während der Stern in seinem Kern zusammenbricht, beschleunigen sich die Reaktionen und die Gammastrahlen fliegen mit mehr Energie umher. Aber da ist ein Fang.
Ab einer bestimmten Energieschwelle beginnen Gammastrahlen mit Atomkernen zu interagieren, um Elektronen-Positronen-Paare zu erzeugen. Dies reduziert effektiv die Reichweite der Gammastrahlen. Die Elektron-Positron-Paare vernichten sich sofort, um einen weiteren Gammastrahl zu bilden, der ein weiteres Paar bildet, und so weiter. Anstatt den Stern hochzuhalten, erzeugen die Gammastrahlen stattdessen diese Teilchenpaare.
Die Ausgleichskraft verschwindet. Der Stern bricht zusammen. Die Kernkompression löst eine außer Kontrolle geratene thermonukleare Explosion aus. Aber anstatt einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zu erzeugen, führt eine Supernova mit Instabilität der Paare zu einer totalen Zerstörung der Sterne. Nichts bleibt zurück.
Eta Carinae ist ein Stern mit 150 Sonnenmassen, der in einer Entfernung von 8.000 Lichtjahren ein Hauptkandidat für eine extreme Sternexplosion wie eine Hypernova ist. In diesem Fall wäre das Licht hell genug, um hier auf der Erde gelesen zu werden. Dieses Hubble-Weltraumteleskop zeigt, wie Gas- und Staubblasen mit einer Geschwindigkeit von über einer Million Stundenkilometern in den Weltraum geblasen werden! Bildnachweis: Nathan Smith (Universität von Kalifornien, Berkeley) und die NASA
Einige der jüngsten Supernovae sind Kandidaten für eine solche Explosion. In einer Galaxie, die 240 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt ist, ist SN 2006gy eine der energiereichsten Sternexplosionen, die jemals aufgezeichnet wurden. Wenn ein nahegelegener Stern einer solchen Explosion ausgesetzt wäre, wie die 8000 Lichtjahre entfernte Eta Carinae, könnten Astronomen davon ausgehen, dass Sie nachts im Licht der Supernova lesen können. Man konnte es sogar tagsüber sehen.
So massiv und kraftvoll unsere Sonne ist, so blass ist sie im Vergleich zu einigen ihrer herausragenden Verwandten. Die Wolf-Rayet-Sterne sind nur ein Beispiel. Mit einem Gewicht von 30 bis über 200 Sonnenmassen und einer millionenfachen Helligkeit zeigen sie uns, wie extrem das Universum sein kann.