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Dienstag, 06.12.2016
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Weißer Zwerg zerreißt Planeten

Felsige Brocken und Staubscheibe erklären rätselhafte metallische "Verunreinigungen"

Ende eines Sonnensystems: Ein Weißer Zwerg zerlegt felsige Objekte in seiner Umlaufbahn in staubige Trümmer. Diese Beobachtung erklärt ein astronomisches Rätsel: Der Staub verunreinigt den Stern und ist die Ursache für zuvor unerklärbare Elemente, die manchmal im Lichtspektrum Weißer Zwerge auftauchen, berichten Astronomen im Magazin "Nature".
Künstlerische Darstellung eines Ceres-ähnlichen Körpers, der von einem Weißen Zwerg zerstört wird.

Künstlerische Darstellung eines Ceres-ähnlichen Körpers, der von einem Weißen Zwerg zerstört wird.

Wenn ein Stern wie unsere Sonne am Ende seiner Lebensdauer seinen Brennstoff verbraucht hat, stößt er seine äußere Hülle von sich: Aus einem Roten Riesen wird ein weißer Zwerg von etwa der Größe der Erde. Weiße Zwerge bestehen vor allem aus Kohlenstoff und Sauerstoff, mit einer dünnen Schicht aus verbliebenem Wasserstoff und Helium darüber. Diese Elemente lassen sich spektroskopisch im Licht des Sterns nachweisen.

Rätselhafte metallische Verschmutzung


Manchmal finden Astronomen jedoch rätselhafte Spuren von schwereren Elementen wie Silizium, Aluminium, Magnesium oder Eisen in den spektroskopischen Daten. Diese Elemente sollten nur im Inneren des Sterns vorkommen, da die starke Gravitation sie nach innen zieht. "Es ist wie beim Gold waschen", verdeutlicht John Johnson vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), "das schwere Zeug sinkt nach unten." Normalerweise sollten diese schweren Metalle daher unsichtbar bleiben.

Mit Hilfe des Kepler-Weltraumteleskops und mehreren Teleskopen am Boden haben Astronomen um Johnson nun eine mögliche Lösung für dieses Rätsel bestätigt: Sie fanden einen Weißen Zwerg, der langsam aber sicher mindestens einen Planeten in seiner Umlaufbahn zerreißt. Das Material dieses felsigen Brockens sorgt für ständigen Nachschub an metallischen "Verunreinigungen" auf dem 570 Lichtjahre entfernten Stern WD 1145+017, so dass diese sichtbar bleiben.


Verräterische Trümmerwolken


Mit Kepler aufgezeichnete Schwankungen in der Lichtkurve des Sterns zeigten zunächst einen Körper, der mit einer Periode von viereinhalb Stunden um den weißen Zwerg kreist. Das messbare Licht des Sterns nimmt um 40 Prozent ab, wenn der Planet an ihm vorüber zieht. Es ist das erste planetare Objekt, das bei einem Transit vor einem weißen Zwerg beobachtet wurde. Der Abstand zwischen Stern und Planet ist mit rund 840.000 Kilometern etwas mehr als doppelt so groß wie die Entfernung zwischen Erde und Mond.

Zusammen mit den Daten der bodenbasierten Teleskope fanden die Astronomen eine mehrere weitere Objekte um den Weißen Zwerg. Diese sind zu klein, um direkt sichtbar zu sein, sie ziehen jedoch verräterische große Staub- und Trümmerwolken hinter sich her. Die Wissenschaftler interpretieren diese Objekte als Bruchstücke, die den Stern umkreisen. Die gesamte Masse der Trümmer um den Stern entspricht etwa dem Zwergplaneten Ceres in unserem Sonnensystem.

"Wir schauen zu, wie ein Sonnensystem zerstört wird."


Die Strahlung des nahen Sterns zerbläst diese Felsbrocken langsam aber sicher zu Staub. Außerdem sind sie so dicht an dem Weißen Zwerg, dass sie innerhalb der nächsten Million Jahre wahrscheinlich durch Gezeitenkräfte völlig zerrissen werden. "Dies ist etwas, was noch kein Mensch zuvor gesehen hat", betont Erstautor Andrew Vanderburg vom CfA. "Wir schauen zu, wie ein Sonnensystem zerstört wird."

Der Staub liefert das Material für die "Metallverunreinigungen" des Weißen Zwergs. Die existierenden Theorien sehen die Forscher damit bestätigt. Früheren Beobachtungen waren nie so eindeutig: Zwar waren schon verunreinigte Weiße Zwerge mit Staubscheibe bekannt, oder mit felsigen Objekten in ihrer Nähe. All diese Faktoren kamen jedoch zuvor noch nicht zusammen. (Nature, 2015; doi: 10.1038/nature15527)
(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics / Nature Publishing Group, 22.10.2015 - AKR)
 
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