Exkurs: Veränderliche Sterne (5)

Symbiotische Sterne

Symbiotische Sterne (engl. symbiotic stars) sind Doppelsternsysteme und eine Untergruppe veränderlicher Sterne. Sie bestehen aus einem Riesenstern und einem Weißen Zwerg. Ihr Charakteristikum ist ein 'zusammengesetztes' Spektrum. Ihre Spektren bestehen aus einem Emissionsspektrum sowie einem Absorptionsspektrum. Daraus resultierte die historisch bedingte Bezeichnung symbiotisch (griech. symbion: 'zusammenleben').

• Bei diesen Sternen tritt kein Roche-Lobe-Ausfluß auf wie z. B. bei Zwergnovae. Die Akkretion erfolgt über den Sternwind. Der Grund dafür liegt in der zu großen Separation der beiden Sterne.

• Der Weiße Zwerg sammelt Teile des Sternwinds gravitativ sowie über sein Magnetfeld ein, wodurch u. U. jetartige Strukturen entstehen.

• Kommt es quasiperiodisch zur „Verbrennung“ des akkretierten Wasserstoffs auf dem Weißen Zwerg, dann spricht man von einer „Symbiotischen Nova“

Spektren

CH Cygni

Wurde zuerst als „Roter Halbregelmäßiger“ mit pekuliaren Spektrum (Emissionslinien) klassifiziert. Später überlagerte sich das Spektrum in einer Aktivitätsphase des Sterns mit einem blauen Kontinuum Neuklassifizierung als „Symbiotischer Stern“, der aus einem veränderlichen Roten Riesen und einen Weißen Zwerg besteht.

Lichtkurve

Das Spektrum von CH Cygni ist mittelfristig stark veränderlich

Sternwinde

• Sterne emittieren nicht nur Strahlung sondern auch Partikel • Die Sonne verliert z.B. 10−14 Sonnenmassen pro Jahr durch den „Sonnenwind“ • Die Masseverlustrate kann bei Riesensternen 10−5 und mehr Sonnenmassen/Jahr

erreichen • Sternwinde versorgen das interstellare Medium mit Masse, Impuls und Energie und

trägt damit zur Entstehung neuer Sterne bei

Sternwinde formen auch Planetarische Nebel

Typen von Sternwinden

Koronawinde (Beispiel: Sonne) Strahlungsgetriebene Winde (heiße O und B-Sterne) Staub- und Pulsationsgetriebene Winde (AGB-Sterne)

Pulsationsgetriebene Sternwinde

Winde kühler Sterne, wie die von roten Riesen, bestehen aus neutralen Atomen und Molekülen wie Kohlenstoffmonoxid, Silikaten und Ähnlichem. Diese staubreichen Winde sind mit nur einigen zehn km/s vergleichsweise langsam. Die Materie wird in der Atmosphäre des Roten Riesens durch Schockwellen aufgrund von Pulsationen beschleunigt. In einem gewissen Abstand vom Stern, bei dem die Temperatur hinreichend abgesunken ist, kondensiert das Gas zu Staub. Die antreibende Kraft ist der Strahlungsdruck auf die Moleküle des Staubes durch Streuung. Die Massenverlustraten können mit bis zu 10−6 Sonnenmassen pro Jahr sehr hoch sein. Solche Winde treten in den Spätphasen der Sternentwicklung auf und sind zum Beispiel für die Entstehung der planetarischen Nebel verantwortlich

Insbesondere pulsierende AGB-Sterne verlieren ihre äußeren Schichten

• Produktion von Staub in der statischen kühlen Sternatmosphäre durch Nukleation

• Ob Staub produziert wird, hängt von der Temperatur und dem UV-Anteil des Strahlungsfeldes ab. Eine Pulsation des Sterns ist entscheidend dafür, wieviel Staub produziert und in den interstellaren Raum abgeblasen wird.

• Die Massenverlustrate hängt entscheidend von der Präsenz radialer Pulsationen ab

Geschwindigkeit 20 – 60 km/s

Bei symbiotischen Sternen wird das Material des Sternwindes teilweise vom kompakten Begleiter (Weißer Zwerg) eingefangen und akkretiert

Interferometrisch aufgelöste Aufnahmen des symbiotischen Vampir-Sterns SS Leporis

Vampir-Sterne (Roter Riese + heißer Hauptreihenstern)

Der Hauptreihenstern saugt genauso wie Graf Dracula Sharon Stone im Film „Tanz der Vampire“ aussaugt, den begleitenden Mira-Stern aus…

Entstehung bipolarer stellarer Jets

Schnelle Rotation in Verbindung mit starkem Magnetfeld

• Kompaktes Objekt rotiert

• Magnetische Feldlinien wickeln sich auf und bilden entlang der Pole eine röhrenartige Struktur, in der geladene Teilchen beschleunigt werden

• Jets kommen bei praktisch allen aus einer Scheibe akkretierenden Objekten vor

• theoretische Beschreibung nur innerhalb der (relativistischen) Magnetohydrodynamik möglich

Scheiben um Junge Sterne

Akkretionsscheiben um kompakte Sterne

Akkretionsscheiben um massive Schwarze Löcher in Galaxienkernen (Quasare)

Symbiotische Sterne erzeugen „Blasen“ im kosmischen Ráum

• Pulsierender Roter Riese und ein Weißer Zwerg bilden ein getrenntes Doppelsystem

• Der Sternwind wird vom Weißen Zwerg akkretiert sowie in einem das System einhüllenden Gastorus konzentriert

• Kommt es zu einem Nova-Ausbruch des Weißen Zwerges, wird das Material des Torus in den kosmischen Raum geblasen

Südlicher Krebsnebel

Hubble-Aufnahme des Südlichen Krebsnebel Henize 2-104 (Mira-Stern + Weißer Zwerg)

Ähnliche Strukturen entstehen auch bei Supernovaausbrüchen (SN 1987 A, aufgenommen 2010)