Ein Sternenpaar in unserer Galaxie zeigt, wie Licht Materie umgibt. Es ist das erste Mal, dass jemand direkt gesehen hat, wie der Lichtdruck von Sternen den Staubfluss im Weltraum verändert.
Ein solcher Strahlungsdruck beeinflusst, wie sich Staub aus den Regionen in der Nähe junger Sterne löst, und leitet die Bildung von Gaswolken um sterbende Sterne (SN: 22.09.20). Das Staubmuster, das ein 5.600 Lichtjahre entferntes Sternenpaar im Sternbild Cygnus umgibt, bietet ein seltenes Labor, um den Effekt in Aktion zu beobachten, berichten der Astronom Yinuo Han und Kollegen am 13. Oktober Natur.
Astronomen wissen seit langem, dass der Staub, der aus dem Stern WR 140 und seinem Begleiter austritt, aus Gas dieser beiden Sterne entsteht, das kollidiert und zu Ruß kondensiert. Aber Bilder des Paares, die im Laufe von 16 Jahren aufgenommen wurden, zeigen, dass sich der Staub beschleunigt, während er sich von den Sternen entfernt.
Staub verlässt die Sterne zunächst mit etwa 6,5 Millionen Kilometern pro Stunde, berichten die Forscher. Das ist schnell genug, um in etwas mehr als einem halben Tag eine Reise von der Erde zum Mond zu machen. Im Laufe eines Jahres beschleunigt der Staub auf fast 10 Millionen km/h.
Die Offenbarung kam aus dem jährlichen Vergleich der Positionen konzentrischer Staubschalen und der Ableitung einer Geschwindigkeit. Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass die Kraft, die den Staub beschleunigt, der Druck ist, der durch das von den Sternen abgestrahlte Licht ausgeübt wird, sagt Han von der Universität Cambridge. „Strahlungsdruck [becomes apparent] erst wenn wir alle Bilder nebeneinander legen.“
Diese Staubschichten spüren nicht nur den Druck des Lichts, sie erstrecken sich auch weiter, als jedes Teleskop sehen könnte – bis zu diesem Jahr. Bilder des James Webb Space Telescope oder JWST zeigen mehr von den staubigen Schichten um WR 140 und seinen Begleiter als je zuvor, berichten Han und ein anderes Team am 12. Oktober Naturastronomie.
Auf den ersten Blick ähneln die komplizierten Muster, die die Sterne umgeben, einem gigantischen Spinnennetz. Aber die Analyse der Forscher zeigt, dass es sich tatsächlich um riesige, sich ausdehnende, kegelförmige Staubhüllen handelt. Sie sind ineinander verschachtelt, wobei sich alle acht Jahre ein neues bildet, wenn die Sterne eine weitere Reise um ihre Umlaufbahnen absolvieren. In den neuen Bildern sehen die Schalen wie Abschnitte von Ringen aus, weil wir sie von der Seite betrachten, sagt Han.
Die Muster umgeben die Sterne nicht vollständig, da sich der Abstand zwischen den Sternen ändert, wenn sie sich gegenseitig umkreisen. Wenn die Sterne weit voneinander entfernt sind, ist die Dichte des kollidierenden Gases zu gering, um zu Staub zu kondensieren – ein Effekt, den die Forscher erwartet hatten.
Was sie überrascht hat, ist, dass das Gas auch nicht gut kondensiert, wenn die Sterne am nächsten beieinander liegen. Das deutet darauf hin, dass es eine „Goldilocks-Zone“ für die Staubbildung gibt: Staub bildet sich nur, wenn der Abstand zwischen den Sternen genau richtig ist, wodurch eine Reihe konzentrischer Staubhüllen entsteht, die sich vom Duo weg kräuseln.
„Ihre Goldilocks-Zone ist eine neue Idee“, sagt der Astrophysiker Andy Pollock von der University of Sheffield in England, der an keiner der beiden Studien beteiligt war. „Ähnliches passiert in meinem Röntgenbereich.“
In seiner Arbeit hat Pollock beobachtet, dass WR 140 und sein Partner mehr Röntgenstrahlen emittieren, wenn sich die Sterne einander nähern, aber dann weniger, wenn sie sehr nahe beieinander sind, was darauf hindeutet, dass es auch eine Goldilocks-Zone für Röntgenstrahlen gibt, die von den Sternen kommen . „Es wäre interessant zu sehen, ob es eine Verbindung zwischen den beiden Arten von Goldilocks-Zonen gibt“, sagt er. „Das alles muss irgendwie zusammenpassen.“