https://www.faz.net/-gwz-9xk7g

Rätselhafter Weißer Zwergstern : Ein ungewöhnlicher Exot mit bewegter Vergangenheit

  • -Aktualisiert am

Die verschmelzenden Weißen Zwerge als Artemis Impression Bild: Mark A. Garlick, University of Warwick

Astronomen stehen vor einem Rätsel: Sie haben in 150 Lichtjahren Entfernung einen Weißen Zwerg entdeckt, dessen Masse und Alter nicht zusammenpassen.

          2 Min.

          Eine Kurzbeschreibung des Sterns WD J0551+4135 könnte etwa so aussehen: äußerst beweglich, trotz Übergewichts und hohen Alters. Für einen Weißen Zwerg ist das eine ungewöhnliche Kombination, wie Mark Hollands von der Universität Warwick in England und seine Kollegen feststellten. Die Astronomen hatten den 150 Lichtjahre von der Erde entfernten Exoten mit dem europäischen Satelliten Gaia aufgespürt und anschließend mit erdgebundenen Teleskopen genauer unter die Lupe genommen.

          Besonders wunderten sie sich über die chemische Zusammensetzung seiner Atmosphäre, die überhaupt nicht in das gängige Bild eines Weißen Zwergs passt. Sehr wahrscheinlich ist WD J0551+4135 das Ergebnis einer ungewöhnlichen Verschmelzung, so spekulieren die Forscher in ihrer in der Zeitschrift „Nature Astronomy“ veröffentlichten Arbeit.

          WD J0551+4135 bringt etwa zehn Prozent mehr Masse auf die Waage als die Sonne – für ein Objekt, das gerade einmal so groß wie die Erde ist, eine ganze Menge. Die meisten bisher gefundenen Weißen Zwerge enthalten nicht viel mehr als eine halbe Sonnenmasse. Weiße Zwerge sind die Kerne einstmals massereicherer Sterne, im Grunde also verglühende Sternasche. Um einen derart großen Weißen Zwerg zu hinterlassen, muss der Vorläuferstern von WD J0551+4135 bis zu sieben Sonnenmassen schwer gewesen sein, kalkulieren Hollands und seine Kollegen.

          Das europäische Weltraumteleskop Gaia in einer künstlerischen Darstellung
          Das europäische Weltraumteleskop Gaia in einer künstlerischen Darstellung : Bild: Esa

          Das aber führt auf ein Problem: Sterne dieser Gewichtsklasse verbrennen ihren Wasserstoff extrem schnell, um nicht unter ihrem eigenen Gewicht zusammenzusacken. Entsprechend kurz – einige 100 Millionen Jahre – ist ihre Lebensdauer. WD J0551+4135 kann in diesem Szenario nicht sehr alt sein: Weiße Zwerge verfügen über keine eigene Energiequelle und glühen im Laufe von einigen weiteren 100 Millionen Jahren vollkommen aus. Hollands und seine Kollegen schätzen das Alter von WD J0551+4135 jedoch auf mehrere Milliarden Jahre. Der Grund: Mit 120 Kilometern pro Sekunde bewegt er sich überdurchschnittlich schnell durch die Milchstraße, das tun normalerweise nur sehr alte Objekte.

          Sternatmosphäre stützt das Szenario

          Wie kann also der Stern trotz dieses Alters noch mehr als 13.000 Grad heiß sein? Die Lösung, so die Forscher, ist ein Doppelsystem mit anschließender Verschmelzung der beiden Partner. Die beiden Vorläufersterne waren in diesem Szenario massearme, aber langlebige Sterne, die sich am Ende ihres Sternlebens zu Roten Riesen aufblähten und anschließend zwei Weiße Zwerge zurückließen. Durch stetigen Energieverlust bei ihrem engen Umlauf verschmolzen diese schließlich zu WD J0551+4135.

          Das Verschmelzungsszenario wird von der chemischen Zusammensetzung der Sternatmosphäre gestützt: Mit dem 4-Meter-William-Herschel-Teleskop auf der Kanareninsel La Palma fanden Hollands und sein Team dort ungewöhnlich viel Kohlenstoff. Dieser kommt bei einem Weißen Zwerg in hoher Konzentration nur im Kern vor, verborgen unter aufeinanderfolgenden Hüllen aus Helium und Wasserstoff. Der Wasserstoff verhindert den Blick auf die tiefer liegenden Schichten – Kohlenstoff und Helium können allenfalls in kleinen Mengen durch Konvektion aus dem Inneren des Sterns aufsteigen.

          Da die mit dem Herschel-Teleskop gewonnenen Lichtspektren aber keine Hinweise auf die Existenz von Helium enthalten, schließen die Forscher, dass Konvektion hier nicht die Ursache sein kann. Computersimulationen zeigen hingegen, dass das Verschmelzungsszenario auch die ungewöhnliche Gaszusammensetzung der Atmosphäre von WD J0551+4135 erklärt: Das Helium ist demzufolge vollständig in die tieferen Kohlenstoffschichten versunken, weswegen es im Lichtspektrum nicht mehr sichtbar ist.

          Ist WD J0551+4135 tatsächlich durch die Verschmelzung zweier Weißer Zwerge entstanden, dann hat er Glück gehabt: Wäre die Gesamtmasse nur 0,3 Sonnenmassen größer gewesen, hätte es ihn sofort nach der Verschmelzung zerrissen, denn 1,4 Sonnenmassen gelten als kritische Masse, ab der ein Weißer Zwerg nicht stabil bleibt und als Supernova explodiert. Zumindest ist das die Theorie: Was genau bei der kritischen Masse geschieht und ob es vielleicht auch Weiße Zwerge gibt, die bei kleinerer Masse zur Supernova werden, wird seit Jahren unter Fachleuten diskutiert, meint Mark Hollands auf Nachfrage: „Aus diesem Grund ist WD J0551+4135 mehr als nur ein exotischer Weißer Zwerg. Er hilft uns, zu verstehen, wo das Masselimit wirklich liegt.“

          Weitere Themen

          Die hohe Kunst der Zeugung

          Skurriler Nachwuchs : Die hohe Kunst der Zeugung

          Hier die greise Schlange, da das liebe Vieh: Wenn es um den Nachwuchs geht, hat die Natur schon Phantastisches zu bieten, aber der Mensch erst sprengt mit seinen Reproduktionskonzepten alle Grenzen. Eine Glosse.

          Topmeldungen

          Ruth Bader Ginsburg

          Amerikas Supreme Court : Ikone liberaler Rechtsprechung gestorben

          Sie war wohl die bekannteste Richterin der Vereinigten Staaten. Nun ist Ruth Bader Ginsburg gestorben. Präsident Trump bekommt damit die Chance, zum dritten Mal einen Richter für den Supreme Court zu nominieren.
          „Ich freue mich trotzdem“: Michael Leichtfuß geht zum Spiel der Eintracht, wenn auch ohne Freunde.

          Eintracht Frankfurt-Auftakt : Alle oder keiner?

          Unter den Fans der Eintracht gibt es vor dem ersten Heimspiel der Eintracht Diskussionen über die Rückkehr ins Stadion. Denn viele haben mit Fußballspielen, zu denen nur ein Teil der Zuschauer zugelassen werden, ein Problem.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.