In einer kürzlich durchgeführten Studie entdeckten Wissenschaftler eine Gruppe metallarmer Sterne, die von einer riesigen Menge Eisenstaub in der Großen Magellanschen Wolke (Large Magellanic Cloud, BMO) umhüllt sind. Die Forscher verwendeten eine Kombination theoretischer Modelle der Staubbildung in zirkumstellaren Schalen mit IR-Beobachtung vom Spitzer-Weltraumteleskop. Die Analyse beinhaltet Projektionen für das zukünftige Teleskop von James Webb.
Sterne mit einer Sonnenmasse von 1–8 entwickeln sich entlang des asymptotischen Astes der Riesen (AGB) und vervollständigen ihre Existenz als weißer Zwerg. In dieser schnellen Phase dehnen sich die Sterne zu gigantischen Größen aus und kühlen ab, wobei sie aufgrund der starken Sternwinde einen Großteil der Masse verlieren. Die niedrige Temperatur und die hohe Winddichte garantieren ideale Bedingungen für die Kondensation von Staubpartikeln in zirkumstellaren Schalen.
Infrarotbild der Large Magellanic Cloud (LMC) vom Spitzer Space Telescope. Oben: Vergleich des Spitzer / IRS-Spektrums des Sterns SSID 4486 mit dem besten theoretischen Spektrum eines Sterns mit fünf Sonnenmassen, umgeben von 70% Eisenstaub. Unten: eine künstlerische Vision eines Riesensterns, der Materie in das interstellare Medium schleudert
In der AGB-Phase entsteht Staub, der in das interstellare Medium verdrängt wird und eine wichtige Rolle für das Leben der Galaxie spielt, denn sie erschafft neue Sterne und Planeten. Daher ist es für Astronomen wichtig zu verstehen, ob es aus organischen Bestandteilen in festem oder anorganischem Zustand besteht. Die neue Studie konzentrierte sich auf die merkwürdige Gruppe massereicher AGB-Stars in der LMC. Die Analyse ergab, dass die Objekte 5 Sonnenmassen erreichen, vor 100 Millionen Jahren erschienen und arm an Metallen (Eisen, Magnesium und Silizium) sind. Aber es ist eine andere Entdeckung aufgefallen. Es stellte sich heraus, dass die spektrale IR-Energieverteilung erzeugt werden kann, wenn der Eisenstaub der Hauptbestandteil von zirkumstellaren Schalen ist.
Dies ist ungewöhnlich für massive AGB-Stars. Früher glaubte man, dass solche Sterne hauptsächlich Silikate, Magnesium und eine große Menge Sauerstoff und Silizium produzieren. Aber der Fund scheint wegen der schlechten Metallumgebung noch überraschender zu sein. Geringe Metallizität schafft spezielle Bedingungen, die die Bildung einer erheblichen Menge Eisenstaub ermöglichen. Insbesondere in einer Umgebung mit niedrigen Metallgehalten ist die komplexe Nukleosynthese in massiven AGB-Sternen so entwickelt, dass nahezu das gesamte Magnesium und der gesamte Sauerstoff (die für die Bildung von Silikaten erforderlich sind) verbrannt werden.
So wird Eisenstaub zum Hauptbestandteil des von den Sternen erzeugten Staubes. Weitere Informationen werden aus der Zukunft des James Webb-Weltraumteleskops bekannt sein, das die Anzahl der erlaubten extragalaktischen AGB-Sterne erhöhen wird.
