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Thorne Żytkow Objekt TZO ist eine Weiterleitung auf diesen Artikel Weitere Bedeutungen sind unter Tzo aufgeführt Ein TŻO

Thorne-Żytkow-Objekt

Ein Thorne-Żytkow-Objekt (TŻO) ist ein hypothetischer Stern in einem hydrostatischen Gleichgewicht, in dessen Kern sich ein Neutronenstern befindet. Benannt ist das TŻO nach den beiden Astronomen Kip Thorne und Anna Żytkow, die eine erste Beschreibung eines solchen Sterns gegeben haben.

Beschreibung Bearbeiten

Neutronensterne entstehen überwiegend als Folge einer Supernova, die die äußere Hülle des Vorläufersterns abwirft. Daher entstehen Thorne-Żytkow-Objekte nicht in Einzelsternen, sondern nur unter besonderen Umständen in Doppelsternsystemen. Es werden vier Entwicklungskanäle vermutet:

  • Ein Roter Riese expandiert so weit, dass ein ihn begleitender Neutronenstern innerhalb der gemeinsamen Hülle seine Bahn zieht. Aufgrund der Reibung sinkt der Neutronenstern in den Kern des Roten Riesen und verdrängt ihn. Allerdings würde der Neutronenstern durch Akkretion wahrscheinlich so starke Jets ausbilden, dass der Rote Riese schon vor der Verschmelzung zerstört wird
  • Eine Kollision eines Neutronensterns mit einem massiven Hauptreihenstern in einem Sternhaufen mit einer hohen stellaren Dichte
  • Eine unsymmetrische Supernovaexplosion treibt den frisch geborenen Neutronenstern in seinen Begleiter in einem Doppelsternsystem
  • Durch Massenaustausch verringert sich die Umlaufbahn in einem Röntgendoppelstern bestehend aus einem Blauen Überriesen und einem Neutronenstern, bis der kompakte Stern in die Atmosphäre des Überriesen eintritt

Thorne-Żytkow-Objekte sollten entweder Rote Riesen oder Überriesen mit sehr speziellen Eigenschaften sein. Aufgrund des Neutronensterns in ihrem Kern erreichen sie eine um mehrere Größenordnungen höhere Dichte als normale Sterne, weshalb in ihrem Inneren abweichende thermonukleare Reaktionen ablaufen können. Diese Reaktionen sollten große Mengen an Lithium und Elemente aus dem r-Prozess sowie p-Prozess entstehen lassen. Es ist allerdings nicht klar, ob diese Elemente auch an die Oberfläche transportiert werden, wo sie nachgewiesen werden können. Theoretische Simulationen lassen vermuten, dass sich ein Thorne-Żytkow-Objekt in einen Soft Gamma Repeater bzw. ungewöhnlichen Röntgenpulsar entwickeln könnte. Dafür wird angenommen, dass die Ausbrüche dieser eruptiven Sterne durch eine sporadische Akkretion aus einer Fallback-Disk entstehen.

Alternativ könnten auch einige Wolf-Rayet-Sterne aus Thorne-Żytkow-Objekten entstanden sein. Diese speziellen WR-Sterne würden aus Roten Riesen entstehen, bei denen die zusätzlichen nuklearen Reaktionen sowie freigesetzte potentielle Energie so viel Energie freigesetzt haben, dass ein starker Sternwind die äußeren Atmosphärenschichten des Roten Riesen abgetragen hat.

Die Lebensdauer von Thorne-Żytkow-Objekten ist wahrscheinlich recht kurz, weil der Neutronenstern den ehemaligen Kern seines Gaststerns akkretiert und nach Überschreiten der Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze in ein Schwarzes Loch kollabiert. Die Anzahl der Thorne-Żytkow-Objekte in der Milchstraße sollte zwischen 20 und 200 betragen, unter der Annahme einer Lebensdauer von 100.000 bis 1.000.000 Jahre.

Kandidaten Bearbeiten

Der anerkannte Nachweis eines Thorne-Żytkow-Objekts ist bisher nicht gelungen. Bei Roten Riesen mit ungewöhnlichen chemischen Häufigkeiten des 29Si und 30Si wie OH359.762+0.120 und U Aquarii könnte es sich um TŻO handeln. Es sind aber auch Sternentwicklungsmodelle denkbar, in denen die abweichenden chemischen Häufigkeiten ohne die Annahme eines TŻO entstehen können. Gleiches gilt auch für die Vermutung, dass HV 2112 aufgrund seiner ungewöhnlichen chemischen Zusammensetzung ein TŻO-Objekt sein könnte. Allerdings kann diese auch mit einem konservativen Modell bestehend aus einem Super-AGB-Stern und einer Anreicherung durch eine nahe Kernkollapssupernova erklärt werden.

Ein alternativer Nachweis der Geburt eines Thorne-Żytkow-Objekts könnte über Gravitationswellen erfolgen. Bei der Geburt eines TŻO sollten Wellen mit Frequenzen zwischen 10−5 und 0,1 Hertz abgestrahlt werden, mit einer Amplitude, die für moderne Gravitationswellendetektoren in einem Radius von 10 kpc nachweisbar wäre. Dies würde allerdings nur ein nachweisbares Ereignis alle 500 Jahre bedeuten.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. K. S. Thorne, A. N. Żytkow: Red giants and supergiants with degenerate neutron cores. In: The Astrophysical Journal Letters. Band 199, Juli 1975, S. L19–L24, doi:10.1086/181839, bibcode:1975ApJ...199L..19T.
  2. X. W. Liu, R. X. Xu, G. J. Qiao, J. L. Han, Z. W. Han: The extremely long period X-ray source in RCW 103: a descendant of Thorne-Zytkow Object? In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2012, arxiv:1207.4867v1.
  3. Oded Papish, Noam Soker, Inbal Bukay: Ejecting the envelope of red supergiant stars with jets launched by an inspiraling neutron star. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1309.3925v3.
  4. M. J. Kuchner, D. Vakil, V. V. Smith, D. L. Lambert, B. Plez, E. S. Phinney: A Spectroscopic Search for Massive Thorne-Zytkow Objects. In: Michael M. Shara (Hrsg.): Stellar Collisions, Mergers and their Consequences (= ASP Conference Series. Band 263). 2002, ISBN 1-58381-103-6, S. 131.
  5. Jing Wang, Hsiang-Kuang Chang: Neutron star high mass binaries as the origin of SGR/AXP. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2013, arxiv:1307.5391v1.
  6. C. Foellmi, A. F. J. Moffat: Are Peculiar Wolf-Rayet Stars of Type WN8 Thorne-Zytkow Objects? In: Michael M. Shara (Hrsg.): Stellar Collisions, Mergers and their Consequences (= ASP Conference Series. Band 263). 2002, ISBN 1-58381-103-6, S. A123, arxiv:astro-ph/0607217.
  7. P. Podsiadlowski, R. C. Cannon, M. J. Rees: The evolution and final fate of massive Thorne-Zytkow objects. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 274, 1995, S. 485–490.
  8. J. van Paradijs, H. C. Spruit, H. J. van Langevelde, L. B. F. M. Waters: Strategies for detecting Thorne-Zytkow objects. In: A&A. Vol. 303, 1995, S. L25, bibcode:1995A&A...303L..25V (englisch).
  9. A. Vanture: Is U AQR a Thorne-Zytkow Object? In: News Letter of the Astronomical Society of New York. Band 4, 1995, S. 6.
  10. Christopher A. Tout, Anna N. Zytkow, Ross P. Church, Herbert H. B. Lau: HV2112, a Thorne-Zytkow Object or a Super Asymptotic Giant Branch Star. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1406.6064v1.
  11. Efrat Sabach, Noam Soker: A super asymptotic giant branch star enriched with calcium by a supernova as the origin of HV2112, rather than a Thorne-Zytkow Object. In: Astrophysics. Solar and Stellar Astrophysics. 2014, arxiv:1410.1713v1.
  12. S.N. Nazin, K.A. Postnov: Gravitational Radiation during Thorne-Zytkow object. In: A&A. Vol. 303, 1995, S. 789, bibcode:1995A&A...303..789N (englisch).
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TZO ist eine Weiterleitung auf diesen Artikel Weitere Bedeutungen sind unter Tzo aufgefuhrt Ein Thorne Zytkow Objekt TZO ist ein hypothetischer Stern in einem hydrostatischen Gleichgewicht in dessen Kern sich ein Neutronenstern befindet Benannt ist das TZO nach den beiden Astronomen Kip Thorne und Anna Zytkow die eine erste Beschreibung eines solchen Sterns gegeben haben 1 Beschreibung BearbeitenNeutronensterne entstehen uberwiegend als Folge einer Supernova die die aussere Hulle des Vorlaufersterns abwirft Daher entstehen Thorne Zytkow Objekte nicht in Einzelsternen sondern nur unter besonderen Umstanden in Doppelsternsystemen Es werden vier Entwicklungskanale vermutet 2 Ein Roter Riese expandiert so weit dass ein ihn begleitender Neutronenstern innerhalb der gemeinsamen Hulle seine Bahn zieht Aufgrund der Reibung sinkt der Neutronenstern in den Kern des Roten Riesen und verdrangt ihn Allerdings wurde der Neutronenstern durch Akkretion wahrscheinlich so starke Jets ausbilden dass der Rote Riese schon vor der Verschmelzung zerstort wird 3 Eine Kollision eines Neutronensterns mit einem massiven Hauptreihenstern in einem Sternhaufen mit einer hohen stellaren Dichte Eine unsymmetrische Supernovaexplosion treibt den frisch geborenen Neutronenstern in seinen Begleiter in einem Doppelsternsystem Durch Massenaustausch verringert sich die Umlaufbahn in einem Rontgendoppelstern bestehend aus einem Blauen Uberriesen und einem Neutronenstern bis der kompakte Stern in die Atmosphare des Uberriesen eintrittThorne Zytkow Objekte sollten entweder Rote Riesen oder Uberriesen mit sehr speziellen Eigenschaften sein Aufgrund des Neutronensterns in ihrem Kern erreichen sie eine um mehrere Grossenordnungen hohere Dichte als normale Sterne weshalb in ihrem Inneren abweichende thermonukleare Reaktionen ablaufen konnen Diese Reaktionen sollten grosse Mengen an Lithium und Elemente aus dem r Prozess sowie p Prozess entstehen lassen 4 Es ist allerdings nicht klar ob diese Elemente auch an die Oberflache transportiert werden wo sie nachgewiesen werden konnen Theoretische Simulationen lassen vermuten dass sich ein Thorne Zytkow Objekt in einen Soft Gamma Repeater bzw ungewohnlichen Rontgenpulsar entwickeln konnte Dafur wird angenommen dass die Ausbruche dieser eruptiven Sterne durch eine sporadische Akkretion aus einer Fallback Disk entstehen 5 Alternativ konnten auch einige Wolf Rayet Sterne aus Thorne Zytkow Objekten entstanden sein Diese speziellen WR Sterne wurden aus Roten Riesen entstehen bei denen die zusatzlichen nuklearen Reaktionen sowie freigesetzte potentielle Energie so viel Energie freigesetzt haben dass ein starker Sternwind die ausseren Atmospharenschichten des Roten Riesen abgetragen hat 6 Die Lebensdauer von Thorne Zytkow Objekten ist wahrscheinlich recht kurz weil der Neutronenstern den ehemaligen Kern seines Gaststerns akkretiert und nach Uberschreiten der Tolman Oppenheimer Volkoff Grenze in ein Schwarzes Loch kollabiert 7 Die Anzahl der Thorne Zytkow Objekte in der Milchstrasse sollte zwischen 20 und 200 betragen unter der Annahme einer Lebensdauer von 100 000 bis 1 000 000 Jahre Kandidaten BearbeitenDer anerkannte Nachweis eines Thorne Zytkow Objekts ist bisher nicht gelungen Bei Roten Riesen mit ungewohnlichen chemischen Haufigkeiten des 29Si und 30Si wie OH359 762 0 120 8 und U Aquarii 9 konnte es sich um TZO handeln Es sind aber auch Sternentwicklungsmodelle denkbar in denen die abweichenden chemischen Haufigkeiten ohne die Annahme eines TZO entstehen konnen Gleiches gilt auch fur die Vermutung dass HV 2112 aufgrund seiner ungewohnlichen chemischen Zusammensetzung ein TZO Objekt sein konnte 10 Allerdings kann diese auch mit einem konservativen Modell bestehend aus einem Super AGB Stern und einer Anreicherung durch eine nahe Kernkollapssupernova erklart werden 11 Ein alternativer Nachweis der Geburt eines Thorne Zytkow Objekts konnte uber Gravitationswellen erfolgen Bei der Geburt eines TZO sollten Wellen mit Frequenzen zwischen 10 5 und 0 1 Hertz abgestrahlt werden mit einer Amplitude die fur moderne Gravitationswellendetektoren in einem Radius von 10 kpc nachweisbar ware Dies wurde allerdings nur ein nachweisbares Ereignis alle 500 Jahre bedeuten 12 Einzelnachweise Bearbeiten K S Thorne A N Zytkow Red giants and supergiants with degenerate neutron cores In The Astrophysical Journal Letters Band 199 Juli 1975 S L19 L24 doi 10 1086 181839 bibcode 1975ApJ 199L 19T X W Liu R X Xu G J Qiao J L Han Z W Han The extremely long period X ray source in RCW 103 a descendant of Thorne Zytkow Object In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2012 arxiv 1207 4867v1 Oded Papish Noam Soker Inbal Bukay Ejecting the envelope of red supergiant stars with jets launched by an inspiraling neutron star In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2014 arxiv 1309 3925v3 M J Kuchner D Vakil V V Smith D L Lambert B Plez E S Phinney A Spectroscopic Search for Massive Thorne Zytkow Objects In Michael M Shara Hrsg Stellar Collisions Mergers and their Consequences ASP Conference Series Band 263 2002 ISBN 1 58381 103 6 S 131 Jing Wang Hsiang Kuang Chang Neutron star high mass binaries as the origin of SGR AXP In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2013 arxiv 1307 5391v1 C Foellmi A F J Moffat Are Peculiar Wolf Rayet Stars of Type WN8 Thorne Zytkow Objects In Michael M Shara Hrsg Stellar Collisions Mergers and their Consequences ASP Conference Series Band 263 2002 ISBN 1 58381 103 6 S A123 arxiv astro ph 0607217 P Podsiadlowski R C Cannon M J Rees The evolution and final fate of massive Thorne Zytkow objects In Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Band 274 1995 S 485 490 J van Paradijs H C Spruit H J van Langevelde L B F M Waters Strategies for detecting Thorne Zytkow objects In A amp A Vol 303 1995 S L25 bibcode 1995A amp A 303L 25V englisch A Vanture Is U AQR a Thorne Zytkow Object In News Letter of the Astronomical Society of New York Band 4 1995 S 6 Christopher A Tout Anna N Zytkow Ross P Church Herbert H B Lau HV2112 a Thorne Zytkow Object or a Super Asymptotic Giant Branch Star In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2014 arxiv 1406 6064v1 Efrat Sabach Noam Soker A super asymptotic giant branch star enriched with calcium by a supernova as the origin of HV2112 rather than a Thorne Zytkow Object In Astrophysics Solar and Stellar Astrophysics 2014 arxiv 1410 1713v1 S N Nazin K A Postnov Gravitational Radiation during Thorne Zytkow object In A amp A Vol 303 1995 S 789 bibcode 1995A amp A 303 789N englisch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Thorne Zytkow Objekt amp oldid 237794236