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Montag, 25.09.2017
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Astronomen entdecken kleinsten Stern

Stellarer Zwerg ist nur so groß wie der Saturn, aber extrem dicht

Stellarer Winzling: Astronomen haben den kleinsten bekannten Stern im Kosmos entdeckt. Der Zwerg ist gerade einmal so groß wie der Planet Saturn. Zudem liegt seine Masse nur knapp über dem Minimum, das für die Kernfusion im Sterneninneren nötig ist, wie die Forscher berichten. Ungewöhnlich auch: Die Kombination von Größe und Masse macht den 600 Lichtjahre entfernten Zwerg zu einem der dichtesten Sterne, die man bisher kennt.
Der neuentdeckte Mini-Stern im Vergleich zu Jupiter, Saturn und dem nahen Zwergstern TRAPPIST-1 (ganz rechts)

Der neuentdeckte Mini-Stern im Vergleich zu Jupiter, Saturn und dem nahen Zwergstern TRAPPIST-1 (ganz rechts)

Sterne gibt es in unterschiedlichen Größen und Massen, doch nach unten hin ist ihnen eine klare Grenze gesetzt: Die Kernfusion im Inneren eines Protosterns zündet nur dann, wenn er mindestens rund acht Prozent der Sonnenmasse in sich vereint. Dies entspricht etwa der Masse von 83 Jupitern. Erreicht der Protostern dies nicht, dann reichen Druck und Hitze in seinem Inneren nicht aus, um die Fusion in Gang zu halten und er wird zu einem Braunen Zwerg – einem "gescheiterten" Stern.

Stellarer Zwerg vor großem Begleiter


Jetzt haben Astronomen einen Stern entdeckt, der so nah an dieser Untergrenze liegt wie kein zuvor bekanntes stellares Objekt. Der Stern EBLM J0555-57Ab liegt rund 600 Lichtjahre von uns entfernt und ist Teil eines Doppelsternsystems. Dies erst ermöglichte Alexander von Boetticher vom Cavendish Laboratory in Cambridge und seinen Kollegen, den Winzling aufzuspüren.

Der kleine Stern zog direkt vor seinem größeren Partner vorbei und dimmte dadurch vorübergehend dessen Licht. Dies verriet seine Präsenz und ermöglichte es den Astronomen, die Größe und Spektralklasse des Sterns zu bestimmen. Aus dem Schwerkrafteinfluss von EBLM J0555-57Ab auf die Bewegung seines Partners konnte sie zudem die Masse des Sterns ermitteln.


Nur so groß wie der Saturn


Das überraschende Ergebnis: EBLM J0555-57Ab ist sogar kleiner als der Jupiter. Sein Radius entspricht stattdessen eher dem des Gasplaneten Saturn, wie die Forscher berichten. "Dieser Stern ist damit kleiner und wahrscheinlich sogar kühler als viele der extrasolaren Gasriesen, die man bisher im Kosmos entdeckt hat", sagt von Boetticher.

Ebenfalls erstaunlich gering ist die Masse des Sterns: Sie liegt bei nur 85 Jupitermassen – und damit nur knapp oberhalb der Grenze, ab der eine erfolgreiche stellare Kernfusion als möglich gilt. "Hätte sich dieser Stern mit einer nur wenig geringeren Masse gebildet, hätte er die Fusionsreaktion in seinem Kern nicht aufrechterhalten können", erklärt von Boetticher. "Der Stern wäre dann zu einem Braunen Zwerg geworden."

Extrem dicht


Seine geringe Größe und Masse machen EBLM J0555-57Ab zum kleinsten bisher bekannten Stern, wie die Astronomen erklären. Gleichzeitig verleiht diese Kombination dem stellaren Winzling eine sehr hohe Dichte. "Er ist eines der dichtesten Objekte, das wir kennen, das kein stellarer Überrest ist", so die Forscher. Auf seiner Oberfläche wäre die Schwerkraft rund 300 Mal stärker als auf der Erde.

Weiße Zwerge oder Neutronensterne sind zwar noch dichter, sie sind aber beim Tod eines Sterns aus dessen kollabiertem Kern hervorgegangen – und daher keine Sterne im engeren Sinne mehr. EBLM J0555-57Ab dagegen ist ein ganz normaler Stern – und noch nicht sehr alt: Anhand seiner Spektralklasse schätzen die Astronomen sein Alter auf rund 1,9 Milliarde Jahre.

Gute Bedingungen für erdähnliche Planeten


Spannend ist EBLM J0555-57Ab aber noch aus einem anderen Grund: Zwergsterne von weniger als 20 Prozent der Sonnenmasse sind die häufigsten stellaren Objekte im Kosmos – aber wegen ihrer geringen Helligkeit schwer aufzuspüren. Hinzu kommt: "Die kleinsten Sterne bieten uns optimale Bedingungen, um erdähnliche Planeten in ihren Orbits zu entdecken und um ihre Atmosphären näher zu untersuchen", erklärt Koautor Amaury Triaud vom Institute of Astronomy in Cambridge.

Solche Mini-Sterne reagieren stärker auf die Schwerkraft-Präsenz naher Planeten und auch der Transit eines kleinen Planeten lässt sich bei ihnen besser ausmachen. Auch die sieben erdähnlichen Planeten um den nahen Stern TRAPPPIST-1 verdanken ihre Entdeckung der Tatsache, dass ihr Stern nur wenig mehr Masse besitzt als EBLM J0555-57Ab. Er ist allerdings rund 30 Prozent größer. (Astronomy & Astrophysics, in press; arXiv:1706.08781)
(University of Cambridge, 13.07.2017 - NPO)
 
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