05. Mai 2007 Wie schnell sich Sterne entwickeln, hängt von ihrer Masse ab. Je massereicher sie sind, desto schneller altern sie. Von den „normalen“ Sternen (bis zu acht Sonnenmassen) aus der Frühzeit des Universums haben die „schwersten“ schon längst ihr Endstadium erreicht. Sie haben ihre äußere Hülle abgestoßen und sind zu Weißen Zwergen geworden. Aus allen Sternen, die in den 13,8 Milliarden Jahren seit dem Urknall ihr Leben bis zu diesem Stadium durcheilt haben, sind Weiße Zwerge mit mindestens 0,5 Sonnenmassen entstanden.
Masseärmere Objekte dieser Art kann es eigentlich noch nicht geben, weil den „leichteren“ Sternen dieses Entwicklungsstadium aufgrund ihrer Masse noch bevorsteht. Trotzdem haben die Astronomen in jüngerer Zeit eine Reihe von Weißen Zwergen gefunden, deren Masse deutlich unter der Grenze liegt. Der bislang „leichteste“, der die Katalog-Bezeichnung SDSS J0917+46 trägt, ist unlängst von einer Gruppe amerikanischer und deutscher Astronomen anhand seines Spektrums identifiziert worden. Er besitzt lediglich 0,17 Sonnenmassen und befindet sich etwa 7400 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Großer Bär.
Gewöhnliche massearme Sterne scheiden aus
Eine Erklärung für derartige Weiße Zwerge könnte darin bestehen, dass sie Komponenten von Doppelsternsystemen sind und daher nicht den klassischen Entwicklungsweg genommen haben. Bei dem jüngst entdeckten Objekt war die anschließend eingeleitete Suche nach einem möglichen Begleitstern schon nach wenigen Monaten erfolgreich. Damit war zumindest sichergestellt, dass die Modelle zur Entwicklung sonnenähnlicher Sterne nicht geändert werden müssen. Die detaillierte Analyse des Doppelsternsystems lieferte darüber hinaus entscheidende Hinweise auf die spezielle Geschichte dieses Sternenpaares, die ihrerseits wieder Rückschlüsse auf einzelne Entwicklungsphasen der Sterne erlaubt.
In den Spektren von J0917+46 fanden die Astronomen eine deutliche Verschiebung der Linien mit einer Periode von knapp 7,6 Stunden. Daraus lässt sich die Masse des unsichtbaren Sternpartners zu mindestens 0,28 Sonnenmassen bestimmen. Dass es sich bei diesem Partnerobjekt um einen gewöhnlichen massearmen Stern handelt, können die Astronomen plausibel ausschließen. Denn ein solcher Stern müsste auf den Himmelsaufnahmen des Sloan Digital Sky Survey, die als Ausgangsbasis für die Beobachtungen dienten, aufgrund seiner Größe deutlich zu erkennen sein. Die Empfindlichkeit der Detektoren reicht selbst für den Nachweis eines normalen Sterns von nur 0,1 Sonnenmassen in der fraglichen Entfernung. Darüber hinaus müsste sich ein solcher Himmelskörper durch eine charakteristische Linie im Spektrum des Sternpaares verraten, die der Weiße Zwerg nicht besitzt. Auch ein Neutronenstern kommt für die Forscher als Partner von J0917+46 nicht in Frage. Es spricht vieles dafür, dass es ebenfalls ein massearmer Weißer Zwerg ist.
In ferner Zukunft miteinander verschmelzen
Aus den verfügbaren Daten haben die Wissenschaftler die mögliche Geschichte eines Systems entworfen, in dem aus zwei anfangs ganz normalen Sternen zwei Weiße Zwerge entstanden sind. Danach umkreisten sich am Anfang zwei Sterne mit 2,2 und 0,8 Sonnenmassen einmal in 51 Tagen in einem Abstand von rund 58 Millionen Kilometern, was etwa der Entfernung des Planeten Merkur von unserer Sonne entspricht. Nach rund 650 Millionen Jahren blähte sich die massereichere und daher rascher gealterte Komponente zu einem Roten Riesen auf, der den kleineren Stern einhüllte und dabei Materie an ihn übertrug. Infolge von Reibung näherten sich die Partner einander an. Am Ende dieser ersten Phase war der ursprünglich massereichere Stern zu einem Weißen Zwerg von nur noch 0,33 Sonnenmassen geschrumpft, der seinen Partner alle 1,5 Tage in einem Abstand von rund vier Millionen Kilometer umrundete.
Etwa zehn Milliarden Jahre später wurde auch der zweite Stern zu einem Roten Riesen und hüllte nun seinerseits den Weißen Zwerg ein, so dass sich der gegenseitige Abstand weiter verringerte. Schließlich waren die Masse des zweiten neu entstandenen Weißen Zwerges auf 0,17 Sonnenmassen und der gegenseitige Abstand auf rund eine Million Kilometer geschrumpft. Falls dieses Szenario stimmt, so die Forscher, dürften sich die beiden Weißen Zwerge durch Abstrahlung von Gravitationswellen einander langsam weiter nähern und in ferner Zukunft sogar miteinander verschmelzen.
Text: mha / F.A.Z., 02.05.2007, Nr. 101 / Seite N2
Bildmaterial: NASA
