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Donnerstag, 27.07.2017
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Weißer Zwerg hat kühlen Begleiter

Astronomen entdecken exotisches Doppelsternpaar

Ein ungewöhnliches Doppelsternsystem hat ein internationalen Forscherteam mithilfe der hochmodernen Spiegelteleskope der Universitäten Tübingen und Göttingen nachgewiesen. Es besteht aus einem ausgebrannten Weißen Zwerg mit einer seltenen chemischen Zusammensetzung und einem massearmen Stern.
Größenverhältnisse des Doppelsternsystems

Größenverhältnisse des Doppelsternsystems

Gemeinsam mit Kollegen der Universität Göttingen beobachteten die Tübinger Astrophysiker das Doppelsternsystem mit dem Namen SDSSJ212531.92-010745.9 im Herbst letzten Jahres und maßen dabei die Schwankung seiner Helligkeit.

Wie die Wissenschaftler um Dr. Thorsten Nagel vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Astronomy & Astrophysics" berichten, ist der ausgebrannte Weiße Zwerg ein so genannter PG1159 Stern. Dieser heiße Stern mit Oberflächentemperaturen zwischen 75.000°C und 200.000°C zeichnet sich durch eine äußerst ungewöhnliche chemische Zusammensetzung seiner Atmosphäre aus. Im Gegensatz zu den meisten Sternen ist diese nahezu frei von Wasserstoff und wird stattdessen von Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff dominiert.

Das besondere an einem Weißen Zwerg ist, so die Forscher, dass dieser kurz vor dem Verglühen ein letztes Mal seine Kernfusionsenergiequelle zündet, um erneut zu einem so genannten Roten Riesen zu werden und am Ende als Weißer Zwerg zu verglühen. Ein PG1159 Stern befindet sich in der Übergangsphase vom wiedergeborenen Roten Riesen hin zum Weißen Zwerg. Zurzeit sind nur 40 derartige Sterne bekannt.


Sterne stehen eng beieinander


Da das Spektrum des untersuchten Weißen Zwergs nicht nur die für PG1159 Sterne typischen Absorptionslinien des Kohlenstoffs zeigt, sondern zusätzlich Emissionslinien des Wasserstoffs, hatte das Forscherteam bald die Vermutung, dass das Licht des PG1159 Sterns vom Licht eines weiteren Objektes überlagert wird. Daher führten die Tübinger und Göttinger Astrophysiker eine Beobachtungskampagne mit ihren eigenen Teleskopen durch und bestimmten die Helligkeit des Objektes. Sie fanden eine regelmäßige Helligkeitsvariation von etwa 25 Prozent mit einer Periode von knapp sieben Stunden. Weitergehende Analysen zeigten, dass es sich bei der beobachteten Periode nur um die Bahnperiode (Umlaufdauer) eines Doppelsternpaares handeln konnte.

Das entdeckte Doppelsternsystem besteht aus einem etwa 90.000°C heißen, etwa 0,6 Sonnenmassen schweren PG1159 Stern und einem 3.000°C kühlen, etwa 0,4 Sonnenmassen schweren Begleiter. Die Oberfläche des Begleitsterns wird infolge der intensiven Bestrahlung durch den PG1159 Stern auf etwa 8.200°C aufgeheizt, aus seiner Atmosphäre stammt das beobachtete Emissionslinienspektrum des Wasserstoffs.

Der Abstand der beiden Sterne voneinander ist so klein (etwa 1,4 Millionen Kilometer), dass das gesamte System beinahe in unserer Sonne Platz hätte. Aufgrund dieser extrem geringen Distanz spricht man von einem engen Doppelsternsystem, und in der Gruppe der PG1159 Sterne ist es das erste überhaupt gefundene.

Theorien über die Sternentwicklung werden überprüft


Die Entdeckung dieses Doppelsternsystems eröffnet den Forschern die Möglichkeit, die Massen der beiden Sterne direkt zu bestimmen. Dies erlaubt es, bestehende Theorien über die Sternentwicklung zu überprüfen und zwischen verschiedenen Hypothesen zu unterscheiden.

Dafür muss das Spektrum des Sterns über eine Umlaufperiode hinweg beobachtet werden. Die geringe Helligkeit des Objekts erfordert hierzu jedoch die Sehkraft eines der großen 8m Teleskope der europäischen Südsternwarte in Chile.

In einem nächsten Schritt wollen die Astronomen nun klären, wie dieses Doppelsternsystems entstanden ist. Vor astronomisch gesehen nicht allzu langer Zeit, wenige hunderttausend Jahre, befand sich der jetzige PG1159 Stern in seiner Rote-Riese-Phase und hatte einen Durchmesser von einigen hundert Sonnenradien. Sein Begleitstern lief damals womöglich fast innerhalb seiner Atmosphäre um, wurde dabei stark abgebremst und näherte sich so bis auf einen Abstand von knapp zwei Sonnenradien, der heutigen Entfernung, an.

Wie diese Entwicklung aber im Detail ablief, und wie der Begleitstern dies überlebt haben kann, ist durch weitergehende Untersuchungen des Objektes noch zu erforschen.
(idw - Universität Tübingen, 27.03.2006 - DLO)
 
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