Sakurais Objekt: Wie ein Stern zweimal zum Weißen Zwerg wird

„Sakurais Objekt“ ist ohne Zweifel einer der faszinierendsten Himmelskörper der Sternphysik. Benannt ist das Objekt im Sternbild Schütze nach dem japanischen Amateurastronomen Yukio Sakurai, der es Anfang Februar 1996 auf seinen Himmelsfotografien entdeckte. Darauf erschien es als hell leuchtender Stern, wo zuvor selbst auf tiefen Aufnahmen großer Observatorien nichts zu erkennen gewesen war. Danach versteckte sich Sakurais Objekt jahrzehntelang hinter dichten Staubwolken vor den Blicken irdischer Teleskope. Nun hat eine internationale Gruppe von Astronomen den Stern mit dem „Very Large Telescope“ in Chile wieder aufgespürt und Details zu dessen umtriebigem Vorleben herausgefunden.

Astronomen entdecken regelmäßig neue Sterne, sogenannte Novae, bei ihren Himmelsdurchmusterungen. Sie entstehen in Doppelsternsystemen, in denen ein Stern Gas von seinem Partner aufsammelt. Steigt der Druck in der angesammelten Gashülle über einen bestimmten Schwellenwert, kommt es zu einer Explosion. Ein heller Lichtpunkt erscheint plötzlich dort am Himmel, wo vorher nichts zu sehen war. Doch das Licht, das Sakurais Objekt ursprünglich emittierte, passte nicht zu einer gewöhnlichen Nova, wie erste Beobachtungen zeigten. Im Spektrum fehlte jede Spur von Wasserstoff, dem Hauptbestandteil normaler Sterne. Stattdessen fanden Astronomen das Element in einem schwachen Gasnebel in einiger Entfernung um das Objekt.

Das deutete auf eine andere Vorgeschichte hin: Sakurais Objekt, so vermuten Astronomen, war einst ähnlich groß und hell wie unsere Sonne, hatte aber bereits vor seinem Ausbruch vor 30 Jahren seine Kernfusion beendet und war dabei, sich in einen Weißen Zwerg zu verwandeln – den heißen, extrem dichten Sternrest, der üblicherweise von einem erloschenen sonnenähnlichen Stern zurückbleibt. Weiße Zwerge erzeugen keine Energie mehr und leuchten nur noch aufgrund ihrer gespeicherten Wärme. Der Wasserstoff aus ihrem Inneren verflüchtigt sich ins All und formt einen Gasnebel.

Sakurais Stern hat sich mit diesem Schicksal aber offenbar nicht zufriedengegeben. Stattdessen durchlief er einen sogenannten späten thermischen Puls. Dieser entsteht, wenn der Stern nach dem Ende der energieerzeugenden Kernfusion zu schrumpfen beginnt. Dabei kann sich übrig gebliebenes Helium, das sich in einer Schicht im Inneren des Sternrests angesammelt hat, noch einmal entzünden. Die plötzliche Hitze bewirkt, dass der Stern sich wieder ausdehnt, abkühlt und abermals große Mengen Materie ins All emittiert. Von außen betrachtet, wirkt es, als würde der erloschene Stern in ein früheres Stadium seines Lebens zurückkehren.

Obwohl Astronomen inzwischen Milliarden Sterne in der Milchstraße identifiziert haben, sind ihnen solche Wiedergänger bislang nur zweimal untergekommen. Im Jahr 1919 war der Stern V605 Aql im Sternbild Adler auf ähnliche Weise wiederaufgeflammt wie Sakurais Objekt 50 Jahre später. Damals fehlten allerdings die modernen Instrumente, um die Entwicklung des Objekts im Detail verfolgen zu können. Zwar sind die Astronomen davon überzeugt, dass bis zu 20 Prozent aller sonnenähnlichen Sterne thermische Pulse erleben. Doch diese Episoden sind extrem kurz im Vergleich zu den Milliarden von Jahren, die diese Sterne existieren. Den entscheidenden Moment zu erwischen, erfordert Glück. Seit 1996 ist kein vergleichbarer Fall mehr beobachtet worden.

Sakurais Objekt bot also die einzigartige Chance, die Hypothese der späten thermischen Pulse zu überprüfen. Doch zunächst benötigten die Forscher Geduld: Kurz nach seiner Entdeckung 1996 hatte der Stern große Mengen an Kohlenstoff ausgestoßen. Dieser kondensierte zu dichten Staubwolken, die das Licht des Sterns blockierten. Erst seit 2021 hat sich die Kohlenstoffhülle gelichtet, und so gelang es der Astronomengruppe um Wagner Marcolino von der Universität Rio de Janeiro nun zum ersten Mal, den Stern zu beobachten und dessen heutigen Zustand mit Computermodellen zu bestimmen. Wie die Forscher um Marcolino in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ schreiben, bestätigt die Analyse, dass der Stern, den Sakurai entdeckte, seinem Ende nicht entkommen ist: Einmal mehr ist er auf dem Weg zum Weißen Zwerg. Seine Oberflächentemperatur beträgt etwa 30.000 Grad Celsius. Das ist deutlich heißer als während seines dramatischen Ausbruchs vor fast drei Jahrzehnten, aber noch kühler als die meisten Weißen Zwerge, darunter auch der bereits weiter entwickelte V605 Aql. Sofern er keine weiteren Wiederauferstehungsversuche unternimmt, wird er in einigen Tausend Jahren auf die Größe der Erde schrumpfen.

„Sakurais Objekt gibt uns die Möglichkeit, Sternentwicklung in Echtzeit zu beobachten, insbesondere während der kürzesten und am wenigsten verstandenen Phasen eines sterbenden Sterns“, sagt Albert Zijlstra von der Universität Manchester, Ko-Autor der Studie. Die meiste Zeit entwickeln sich Sterne so langsam, dass Veränderungen weit über eine menschliche Lebensspanne hinausgehen. Astronomen müssen deshalb verschiedene Sterne in unterschiedlichen Lebensphasen miteinander vergleichen. Das Team um Marcolino will Sakurais Stern in den kommenden Jahren weiter im Auge behalten. Modellen zufolge wird das Helium bei dem thermischen Puls vollständig aufgebraucht, daher dürfte er keine weiteren Wiederauferstehungen mehr versuchen. Dem unausweichlichen Sternentod entkommt auch er nicht.