Von Hermann-Michael Hahn
19. Dezember 2005 Wenn die Sonne am Ende ihrer langen Entwicklung in rund fünf Milliarden Jahren das Stadium eines roten Riesensterns durchlaufen hat, wird sie zu einem Weißen Zwerg schrumpfen. Obwohl ein solcher weitgehend ausgebrannter Sternrest nicht allzuviel größer als die Erde ist, vereint er dennoch die gewaltige Masse eines ganzen Sterns in sich. Es handelt sich dabei um mehrere hunderttausend Erdmassen. Welch gigantische Dichte solche Objekte aufweisen, zeigen neue Berechnungen. Einer Forschergruppe ist es nämlich gelungen, den unserem Heimatplaneten am nächsten gelegenen Weißen Zwerg recht genau zu „wiegen“.
Die enorme Materiekonzentration eines Weißen Zwerges ist nur möglich, weil die Atome in seinem Innern gleichsam geknackt sind und die freien Atomkerne dadurch wesentlich dichter zusammenrücken können. Einzig der Druck des nicht beliebig komprimierbaren Elektronengases der Atomhüllen verhindert ein weiteres, von der Eigengravitation des Sterns angestrebtes Schrumpfen. Dieser als „entartet“ bezeichnete extreme Zustand der Materie führt dazu, daß Weiße Zwerge um so kleiner sind, je größer ihre Masse ist.
Schwierige Messung
Angesichts der einzigartigen Rolle, die solche Objekte für die Erforschung des exotischen Materiezustands spielen, sind die Astronomen seit langem bemüht, den genauen Zusammenhang zwischen Masse und Radius an möglichst vielen Exemplaren zu bestimmen. Leider befindet sich das nächstgelegene Objekt dieser Art ausgerechnet in einer engen Umlaufbahn um Sirius, den hellsten Stern am irdischen Himmel.
Entsprechend schwierig ist es, das Licht dieses Sirius-Begleiters allein aufzunehmen und zu untersuchen. Erst mit Hilfe des zwischenzeitlich abgeschalteten abbildenden Spektrometers HTIS an Bord des Hubble-Weltraumteleskops konnte jetzt eine internationale Forschergruppe unter Beteiligung des Kieler Astronomen Detlev Koester das Spektrum von Sirius-B hinreichend genau analysieren, um aus der sogenannten Gravitationsrotverschiebung die Masse des Sterns zu ermitteln.
Zwei Tonnen pro Kubikzentimeter
Das Licht, das von Sirius-B abgestrahlt wird, verliert im Schwerefeld dieses kompakten Objektes einen Teil seiner Energie. Infolgedessen wird das Spektrum des Lichts zu längeren Wellenlängen, also in den Bereich von Rot hinein, verschoben. Da für die Berechnung der Masse auch der Radius des Sterns bekannt sein muß, war zusätzlich eine präzise Bestimmung von Helligkeit und Temperatur erforderlich, die auch mit diesem Instrument des Hubble-Weltraumteleskops vorgenommen wurde.
Anhand der Meßwerte konnten die Forscher errechnen, daß der an der Oberfläche rund 25.000 Grad heiße Sirius-B bei einem Durchmesser von etwa 12.000 Kilometern eine Masse von 98 Prozent der Sonne in sich vereint. Damit wöge ein Kubikzentimeter der Materie von diesem Stern auf der Erde mehr als zwei Tonnen. Sirius selbst besitzt bei einem Durchmesser von 2,4 Millionen Kilometern nur etwa die doppelte Sonnenmasse.
Text: F.A.Z., 19.12.2005, Nr. 295 / Seite 32
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