Die unbekannte Entfernung entscheidet, ob eRASSU J0608 für LISA zur Referenzquelle werden kann

eRASSU J060839.5−704014, kurz eRASSU J0608, ist ein extrem kompaktes Doppelsternsystem aus zwei Weißen Zwergen. Sie benötigen für einen Umlauf nur etwas mehr als sechs Minuten. Neue präzise Zeitmessungen mit NICER und Einstein Probe, ergänzt durch Archivdaten von XMM-Newton, zeigen: Die Umlaufbahn schrumpft schnell. Damit ist das System ein besonders interessanter Kandidat für künftige weltraumgestützte Gravitationswellen-Observatorien. Entscheidend offen bleibt jedoch seine Entfernung. 2

Eine Umlaufbahn von 374 Sekunden – und sie wird kürzer

Das Team bestimmte eine Umlaufzeit von 374,15013 Sekunden sowie eine Periodenänderung von −4,7(1) × 10⁻¹¹ Sekunden pro Sekunde. Vereinfacht gesagt: Jeder Umlauf dauert geringfügig kürzer als der vorherige.

Die über mehr als drei Jahre phasenverbundenen Röntgendaten sind damit vereinbar, dass das Doppelsternsystem Bahndrehimpuls in Form von Gravitationsstrahlung verliert. 2

Bereits die frühere Identifizierung hatte stark modulierte, supersofte Röntgenpulse mit einer Periode von 374 Sekunden nachgewiesen. eRASSU J0608 wurde als ultrakompaktes Doppelsternsystem aus zwei entarteten Sternresten eingeordnet, das in Blickrichtung der Großen Magellanschen Wolke liegt, aber vor ihr liegt. 14

Materie trifft offenbar direkt auf den Weißen Zwerg

Die Daten stützen das Modell einer direkten Impakt-Akkretion. Dabei strömt Materie von einem Weißen Zwerg zum anderen, bildet aber keine übliche kreisförmige Akkretionsscheibe. Stattdessen trifft der Materiestrom direkt auf die Oberfläche des aufnehmenden Weißen Zwergs und heizt dort eine kleine Region auf.

Während das System rotiert, gerät diese heiße Stelle ins Blickfeld und wieder daraus heraus. Das erklärt die periodische helle Phase im supersoften Röntgenlicht. Das Szenario verbindet die enorme Kompaktheit des Systems mit seinem beobachteten Röntgenverhalten und liefert zugleich eine physikalische Erklärung dafür, warum keine klassische Scheibe vorhanden sein könnte. 214

Hohe Chirp-Masse macht das System für Gravitationswellen interessant

Falls Gravitationsstrahlung tatsächlich den gemessenen Bahnzerfall dominiert, folgt aus der Studie eine Chirp-Masse von rund 0,43 Sonnenmassen. Diese Größe fasst die Massen beider Komponenten so zusammen, dass sie beschreibt, wie sich Frequenz und Amplitude der Gravitationswellen eines kompakten Doppelsternsystems entwickeln.

Die Kombination aus dieser Masse und der extrem kurzen Umlaufzeit macht eRASSU J0608 zu einer vielversprechenden Quelle niederfrequenter Gravitationswellen. Doch die erwartete Signalstärke an der Erde hängt nicht nur von den Eigenschaften des Systems ab, sondern auch davon, wie weit es entfernt ist. 2

Die Entfernung ist die entscheidende Unbekannte

eRASSU J0608 liegt zwar in Blickrichtung der Großen Magellanschen Wolke, seine tatsächliche Entfernung ist aber weiterhin nicht sicher bestimmt. Laut Studie wäre eine Entfernung von etwa 1 bis 2 Kiloparsec mit einem unipolaren-Induktor-Szenario vereinbar. Eine Entfernung von mindestens etwa 5 Kiloparsec würde dagegen direkte Impakt-Akkretion begünstigen. 2

Diese Unsicherheit ist zentral, weil die Amplitude von Gravitationswellen mit zunehmender Entfernung abnimmt. Wäre eRASSU J0608 vergleichsweise nah, könnte es zu den stärkeren bekannten galaktischen Signalen im niederfrequenten Bereich zählen. Bei deutlich größerer Distanz wäre die an der Erde messbare Dehnung des Raums schwächer – trotz der kurzen Periode und der hohen abgeleiteten Chirp-Masse.

Eine belastbare Entfernungsmessung würde daher nicht nur zwischen den Akkretionsmodellen helfen zu unterscheiden. Sie würde eine quantitative Vorhersage des Gravitationswellensignals ermöglichen und zeigen, ob das System als dauerhafte, gut modellierbare Verifikationsquelle für eine Mission wie LISA infrage kommt. LISA ist ein geplantes weltraumgestütztes Observatorium für niederfrequente Gravitationswellen. Als möglichen Weg nennen die Forschenden die Suche nach einem dritten stellaren Begleiter, dessen Astrometrie oder Dynamik die Entfernung eingrenzen könnte. 2

Was die Studie belegt – und was noch offen ist

Die Untersuchung etabliert eRASSU J0608 als eines der am schnellsten evolvierenden bekannten ultrakompakten Doppelsternsysteme aus Weißen Zwergen. Der gemessene Bahnzerfall ist mit Energieverlust durch Gravitationsstrahlung vereinbar, und direkter Materieaufprall ist eine gut gestützte Erklärung für die Röntgenpulse. 2

Noch nicht belegt ist dagegen, dass eRASSU J0608 für LISA zu den lautesten beobachtbaren Doppelsternquellen gehören wird. Dafür muss zunächst die Entfernung zuverlässig bestimmt werden. Bis dahin bleibt das System ein außerordentlich aussichtsreicher Kandidat – aber noch keine präzise vorhersagbare Referenzquelle. 2