Blaue Nachzügler (geläufiger englischer Terminus: {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)) sind Sterne, die blauer und leuchtkräftiger sind als Sterne gleichen Alters und gleicher Metallizität.[1]
Entsprechend der Theorie der Sternentwicklung sind alle Sterne im Hertzsprung-Russell-Diagramm entsprechend ihrem Alter und ihrer Masse entlang einer Linie angeordnet, der Hauptreihe. Blaue Nachzügler stellen scheinbar einen Widerspruch zu dieser Theorie dar, indem sie jenseits der Hauptreihe liegen.
Blaue Nachzügler sind zunächst in Sternhaufen aufgefallen, bei denen alle Sterne zur selben Zeit aus einer homogenen Molekülwolke entstanden sind. Inzwischen konnten Blaue Nachzügler auch im galaktischen Bulge, im Halo der Milchstraße und in Zwerggalaxien nachgewiesen werden.[2]
Eine Analyse der Eigenschaften von Blauen Nachzüglern kann erfolgen über:[3]
Verfügen Sterne in Doppelsternsystemen über unterschiedliche Massen, so verläuft auch ihre Entwicklung auf unterschiedliche Zeitskalen. Der massenreichere Stern erschöpft den Wasserstoffvorrat in seinem Kern durch Wasserstoffbrennen schneller und entwickelt sich zu einem Roten Riesen. Expandiert er über die Roche-Grenze hinaus, so fließt in der Folge Materie zu seinem masseärmeren Begleiter. Der expandierende Stern gerät dabei aus dem Gleichgewicht und expandiert weiter, wodurch der Materietransfer gesteigert wird. Im Ergebnis wird aus dem masseärmeren Begleiter der massereichere Stern (Blauer Nachzügler), der vom Kern des ehemals massereichen Sterns, einem massearmen Weißen Zwerg, umkreist wird. Derartige Doppelsternsysteme konnten vom NASA-Satelliten Kepler nachgewiesen werden.[5]
Ein zweiter Entstehungsmechanismus ist notwendig, da Blaue Nachzügler auch als Einzelsterne vorkommen. Als Vorläufer dieser Blauen Nachzügler werden enge Kontaktsysteme angenommen. Bei Doppelsternsystemen wie W-Ursae-Majoris verlaufen die Bahnen der beiden Sterne in einer gemeinsamen Hülle. Sie verlieren über Gravitationsstrahlung sowie magnetische Interaktion Drehimpuls und verschmelzen zu einem extrem schnell rotierenden Einzelstern.[6] Bei dieser Verschmelzung wird viel Energie frei, wobei dieses Ereignis als Leuchtkräftige Rote Nova oder mergeburst bezeichnet wird. Im Falle der Leuchtkräftigen Roten Nova V1309 Sco konnte der Bedeckungslichtwechsel des Kontaktsystems vor der Verschmelzung vermessen werden.[7]
In Dreifachsystemen können die Bahnen auch aufgrund des Kozai-Effekts oder der Darwin-Instabilität langfristig instabil sein und zu einem Verschmelzen des zentralen Doppelsternsystems führen.[8]
Ungefähr 1 % aller Sterne in Offenen Sternhaufen und Kugelsternhaufen sind Blaue Nachzügler. Insbesondere in den dichten Zentren der Kugelsternhaufen kann ein Teil der Blauen Nachzügler durch Kollisionen entstanden sein. Ist die Relativgeschwindigkeit zwischen den beteiligten Sternen nicht sehr groß, so gehen nur wenige Prozent der Atmosphäre bei der Kollision verloren, und es kommt nicht zu einer Durchmischung der Sterne. Die Spektren von Blauen Nachzüglern zeigen keine chemische Zusammensetzung, die für eine Durchmischung zweier Sterne typisch wäre.[9]
Ebenfalls zu den Blauen Nachzüglern aus Kollisionen zählen nahe Begegnungen eines Sterns mit einem Doppelsternsystem, woraufhin sich die Bahnparameter des Doppelsternsystems ändern. Sollte der Bahnabstand im Doppelsternsystem abnehmen, so kann dies infolge eines Massentransfers langfristig zu einem Blauen Nachzügler führen.
Die Verteilung von Blauen Nachzüglern in Kugelsternhaufen ist geprägt durch eine hohe Konzentration im Kern, einer daran anschließenden Zone der Vermeidung (engl. zone of avoidance) und einer wieder erhöhten Konzentration im Außenbereich des Sternhaufens. Dies wird interpretiert als Folge zweier unterschiedlicher Entstehungsmechanismen im Kern und im Außenbereich des Haufens oder als Folge dynamischer Reibung. Hierbei wird bei einer nahen Begegnung von einem Blauen Nachzügler mit einem anderen Stern Bewegungsenergie auf den masseärmeren Stern übertragen, sie geht dem per definitionem massereicheren Blaue Nachzügler verloren. Als Folge sinkt er tiefer in Richtung des Zentrums des Sternhaufens und erhöht die Konzentration dort.
Werden die Blauen Nachzügler eines Kugelsternhaufens in ein Farben-Helligkeits-Diagramm eingezeichnet, dann zeigen sich zwei Hauptreihen:
Die dynamischen Effekte machen es schwierig, die Anteile der Entstehungsmechanismen zu bestimmen. Spektroskopische Untersuchungen zeigen allerdings aufgrund von Variationen der Radialgeschwindigkeit bei bis zu 75 % aller Blauen Nachzügler in Kugelsternhaufen einen Begleiter. Daher dürfte in Kugelsternhaufen ein Massentransfer in engen Doppelsternsystemen der dominierende Entstehungsmechanismus für Blaue Nachzügler sein.[11]
Neben den Blauen Nachzüglern werden in Kugelsternhaufen und offenen Sternhaufen auch rote bzw. gelbe Nachzügler gefunden. Diese Sterne liegen im Hertzsprung-Russell-Diagramm zwischen dem Abknickpunkt, an dem die Sterne sich von der Hauptreihe in Richtung des Riesenastes entwickeln, und dem Riesenast. Dabei sind sie heller als die normalen Unterriesen des Sternhaufens.
Rote und gelbe Nachzügler könnten ehemalige blaue Nachzügler sein, die aufgrund ihrer höheren Masse einen hellen Entwicklungsweg zum Riesenast zurücklegen. Alternativ könnte es sich auch um nicht aufgelöste Doppelsternsysteme oder Überlagerungen von Sternbildern handeln.[12] Die Unter-Unterriesen sind wohl immer Mitglieder von Doppelsternsystemen.[13]
Die roten Nachzügler werden aufgrund ihrer Lage im HR-Diagramm auch als Unter-Unterriesen bezeichnet. Sie sind häufig die hellsten Röntgenquellen in den Sternhaufen mit einer Leuchtkraft von 1031 erg/s, was als Zeichen für koronale Aktivität interpretiert wird.