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Montag, 23.01.2017
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Weiße Zwerge verschmelzen häufiger als gedacht

Explosion nach Verschmelzung mögliche Ursache für rätselhaft lichtschwachen Supernova-Typ

Astronomen haben gleich mehrere Doppelsternsysteme von Weißen Zwergen entdeckt, die auf bestem Wege sind, miteinander zu verschmelzen. Offenbar ist ein solches Ereignis in der Milchstraße deutlich häufiger als bisher angenommen. Explodieren die Sterne bei dieser Verschmelzung, könnte darin nach Ansicht der Forscher sogar der Ursprung der bisher rätselhaften so genannten „lichtschwachen“ Typ 1a-Supernovas liegen.
Weiße Zwerge in Paarform

Weiße Zwerge in Paarform

Eigentlich waren die Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics auf der Suche nach so genannten Hypervelocity Stars – Sternen, die mit extrem großer Geschwindigkeit aus dem Zentrum der Milchstraße nach außen katapultiert werden. Mit Hilfe des MMT-Teleskops auf dem Mount Hopkins in Arizona durchmusterten sie dafür den Nachthimmel nach den verräterischen spektralen Signaturen dieser „Raser“. Doch dabei stießen sie überaschenderweise auch noch auf etwas anderes: insgesamt zwölf Doppelsternsysteme aus jeweils zwei sich außergewöhnlich eng umkreisenden Weißen Zwergen.

Leichtgewichte im Doppelpack


Weiße Zwerge entstehen, wenn ein sterbender Stern seine äußeren Hüllen abwirft und nur noch der extrem dichte Kern übrig bleibt. Normalerweise kann ein Weißer Zwerg von nur der Größe der Erde die gesamte Masse der Sonne in sich tragen. Doch die in der Studie untersuchten Weißen Zwerge entpuppten sich als extreme Leichtgewichte: Ihre Masse beträgt gerade mal ein Fünftel der Sonnenmasse. Im Gegensatz zu normalen Weißen Zwergen bestehen sie offenbar fast ausschließlich aus Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff dagegen fehlen. „Diese Weißen Zwerge haben ein dramatisches Diätprogramm hinter sich“, erklärt Carlos Allende Prieto vom Instituto de Astrofisica de Canarias und Koautor der Studie.

Extrem enge Umkreisung


Ursache dafür sind wahrscheinlich die extrem engen Orbits, in denen sich die beiden Zwerge bewegen: „Dies sind seltsame Systeme – Objekte von der Größe der Erde umkreisen einander in einer Entfernung von weniger als einem Sonnenradius“, erklärt Warren Brown, Astronom am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Das extrem enge Umeinanderkreisen führt jedoch nicht nur zu gegenseitigem „Kannibalismus“, die starken gegenseitigen Anziehungskräfte erzeugen auch Gravitationswellen – sich konzentrisch ausbreitende Schwingungen im Raumzeit-Gefüge. Die durch diese Wellen dem Doppelsternsystem entzogene Energie wiederum führt dazu, dass die beiden Weißen Zwerge sich immer stärker annähern.


Verschmelzung vorprogrammiert


Nach den Berechnungen der Forscher werden sechs der elf beobachteten Sternpaare in - astronomisch gesehen - kurzer Zeit verschmelzen. Damit ist zum ersten Mal belegt, dass Weiße Zwerge in der Hauptscheibe der Milchstraße häufiger verschmelzen als bisher angenommen. Eines der nun untersuchten Paare, J0923 + 3028 umkreist sich schon jetzt so eng, dass ein Umlauf nur 1,08 Stunden braucht. In rund 130 Millionen Jahren, so die Berechnungen der Forscher, könnten beiden ineinander stürzen und zu einem Objekt werden.

„Wir haben damit die Anzahl der bekannten, verschmelzenden Systeme von Weißen Zwergen verdreifacht“, so Mukremin Kilic vom Smithsonian Center for Astrophysics. „Jetzt können wir anfangen besser zu verstehen, wie sich diese Systeme bilden und was aus ihnen in der näheren Zukunft werden wird.“

Lichtschwache Supernova als Folge?


Spannend ist dies vor allem deshalb, weil eine solche Verschmelzung ab einer bestimmten kombinierten Masse der beiden Partner zu einer Explosion als Typ 1a-Supernova führt. Im Falle der superleichten Weißen Zwerge könnte sogar ein ganz spezieller Fall einer solchen Supernova die Folge sein, eine Explosion, die rund 100-fach lichtschwächer ist als normalerweise und nur ein Fünftel der typischen Masse ausschleudert.

„Die Rate mit der unsere Weißen Zwerge verschmelzen ist die gleiche wie die Rate der beobachteten lichtschwachen Supernovae – rund einmal alle 2.000 Jahre”, so Brown. „Wir können zwar nicht sicher sein, dass unsere Weißen Zwerge wirklich als lichtschwache Supernova explodieren werden, aber die Tatsache, dass beides mit gleicher Häufigkeit geschieht, ist in höchstem Grade suggestiv.“
(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 18.11.2010 - NPO)
 
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