Eine Illustration zeigt einen toten Weißen Zwergstern, der von den Trümmern seines Planetensystems umgeben ist (Bildnachweis: NASA, ESSA, Joseph Olmsted (STScI)).
In Milliarden von Jahren würde eine außerirdische Zivilisation, die in der Nähe unseres Sonnensystems nach Leben sucht, die Erde nicht als unseren geliebten blassblauen Punkt in ihrer Umlaufbahn vorfinden, sondern als Metallteile, die unsere Sonne verschmutzen.
Das liegt daran, dass Sterne mit einer Masse in der Größenordnung der Sonne dazu bestimmt sind, in einer langwierigen Episode zu sterben, in der sie auf das Hundertfache ihrer derzeitigen Größe anschwellen und alle Planeten in ihrer Umlaufbahn verschlucken.
Nach dieser aufgeblähten „Roten-Riesen-Phase“ ist das endgültige Schicksal dieser Sterne die geschrumpfte, sterbende Glut eines Sterns, ein stellares Überbleibsel, das als „Weißer Zwerg“ bezeichnet wird. Diese toten Sterne können mit den Überresten der Welten überzogen werden, die sie einst umkreisten und die sie inzwischen verschlungen haben.
Diese Weißen Zwerge können daher als einzigartige, wenn auch weit entfernte Laboratorien dienen, um das Innere von zerstörten Planeten zu untersuchen, die ansonsten für Teleskope unerreichbar sind.
„Das ist die einzige Möglichkeit, um herauszufinden, woraus Planeten außerhalb des Sonnensystems bestehen“, sagte Keith Hawkins, Astronom an der University of Texas in Austin, in einer Erklärung. „[Das] bedeutet, dass es entscheidend ist, diese verschmutzten Weißen Zwerge zu finden.“
Illustration des magnetischen Weißen Zwerges WD 0816-310, auf dessen Oberfläche Astronomen eine Narbe gefunden haben, die auf die Aufnahme von Planetentrümmern zurückzuführen ist. (Bildnachweis: ESO/L. Calçada)
Obwohl das Universum mit vielen solchen „verschmutzten“ Weißen Zwergen übersät ist, ist es keineswegs einfach, sie zu finden. Verräterische Anzeichen planetarischer Verschmutzung, wie Eisen und Magnesium, sind äußerst subtil und für Teleskope bei an sich schwachen Weißen Zwergen schwer zu erkennen.
Inhaltsübersicht
Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter
Astronomen durchforsten in der Regel Unmengen von Teleskopdaten auf der Suche nach „smoking gun“-Beweisen, um sie mit Folgebeobachtungen weiter zu untersuchen – ein zeitaufwändiges Unterfangen, bei dem bisher etwa 1.400 verschmutzte Weiße Zwerge gefunden wurden.
Dank Hawkins und seinen Kollegen könnten Astronomen bald Hunderte weitere dieser toten Sterne finden – und das auch noch schneller. Dies ist einem neu entwickelten Algorithmus mit künstlicher Intelligenz (KI) zu verdanken, den das Team entwickelt hat und der nachweislich eine 99-prozentige Genauigkeit beim Aufspüren von kosmischen Friedhöfen in Teleskopdaten aufweist.
Jagd auf tote „Metall-Zombie“-Stars
Der von den Forschern entwickelte Algorithmus nutzt eine Form der künstlichen Intelligenz, das so genannte „Manifold Learning“, um astronomische Objekte mit ähnlichen Merkmalen in einem vereinfachten visuellen Diagramm darzustellen. Nach Angaben von Hawkins und Kollegen kann diese Technik dann für Folgeuntersuchungen herangezogen werden.
Um die Methode zu testen, beauftragten Hawkins und seine Kollegen den Algorithmus, fast 100.000 Weiße Zwerge zu sortieren, die vom Gaia-Teleskop katalogisiert wurden, und die verschmutzten zu finden.
Eine Illustration des Weltraumteleskops Gaia (Bildnachweis: SA, CC BY)
Der Algorithmus isolierte 375 Sterne, bei denen er feststellte, dass sie mehrere verräterische Metalle – so nennen Astronomen die Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind – in ihren Atmosphären aufweisen. Folgebeobachtungen mit dem Hobby-Eberly-Teleskop des McDonald-Observatoriums stimmten später mit der KI überein und bestätigten die Entdeckung hunderter schwer fassbarer verschmutzter Weißer Zwerge.
„Gaia bietet eine der bisher größten spektroskopischen Durchmusterungen von Weißen Zwergen, aber die Daten sind so niedrig aufgelöst, dass wir dachten, es wäre nicht möglich, damit verschmutzte Weiße Zwerge zu finden“, sagte Hawkins. „Diese Arbeit zeigt, dass es doch möglich ist.“
Die KI-gestützte Methode könnte die Zahl der bekannten verschmutzten Weißen Zwerge um das Zehnfache erhöhen und damit auch die Vielfalt und Geologie der bekannten extrasolaren Planeten oder „Exoplaneten“ erweitern, so die Co-Leiterin des Teams, Malia Kao, eine Astronomiestudentin an der University of Texas in Austin.
„Letztendlich wollen wir feststellen, ob Leben außerhalb unseres Sonnensystems existieren kann“, so Kao. „Wenn unser System einzigartig unter den Planetensystemen ist, könnte es auch einzigartig in seiner Fähigkeit sein, Leben zu erhalten.“
Diese Forschungsarbeit wird in einem Artikel beschrieben, der am 31. Juli in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde.
