Illustration des magnetischen Weißen Zwerges WD 0816-310, wo Astronomen eine Narbe auf der Oberfläche gefunden haben, die darauf zurückzuführen ist, dass der Stern Planetentrümmer verschluckt hat.(Bildnachweis: ESO/L. Calçada)
Ein toter Stern, der seine eigenen Planeten wie ein wütender kosmischer Zombie verschlingt, wurde durch Planetentrümmer vernarbt.
Die eingeprägte Metallnarbe befindet sich auf der Oberfläche dieses Weißen Zwergsterns; diese Art von stellaren Überresten wird übrig bleiben, wenn die Sonne ebenfalls stirbt, und zeigt, dass es ein „Leben nach dem Tod“ für Planetensysteme gibt.
Die Narbe auf der Oberfläche des Weißen Zwergs mit der Bezeichnung WD 0816-310 wurde von einem Astronomenteam mit dem Very Large Telescope (VLT) in der Atacama-Wüste in Nordchile entdeckt. Es handelt sich dabei um die erste einzigartige Signatur auf einem Weißen Zwergstern, die durch die Kannibalisierung von Planeten und Asteroiden entstanden ist.
„Es ist bekannt, dass einige Weiße Zwerge – langsam abkühlende Sterne wie unsere Sonne – Teile ihrer Planetensysteme ausschlachten“, sagte Teamleiter und Armagh Observatory Astronom Stefano Bagnulo in einer Erklärung. „Jetzt haben wir entdeckt, dass das Magnetfeld des Sterns eine Schlüsselrolle in diesem Prozess spielt, was zu einer Narbe auf der Oberfläche des Weißen Zwergs führt.
Das Astronomenteam konnte mit Hilfe des VLT den Ursprung der Metallnarbe von WD 0816-310 aufdecken, der etwa so groß wie die Erde ist und eine Masse hat, die der der Sonne entspricht.
„Wir haben gezeigt, dass diese Metalle von einem Planetenfragment stammen, das so groß ist wie oder möglicherweise größer als Vesta, dem zweitgrößten Asteroiden im Sonnensystem mit einem Durchmesser von etwa 500 Kilometern“, so Jay Farihi, Mitglied des Entdeckungsteams und Professor am University College London, in der Erklärung.
Ein toter Stern und seine Metallnarbe
Weiße Zwerge entstehen, wenn Sterne von der Größe der Sonne den für die Kernfusion in ihrem Kern notwendigen Brennstoffvorrat erschöpfen. Mit dem Ende dieses Prozesses endet auch die nach außen fließende Energie, die jeden Stern über Milliarden von Jahren gegen den nach innen gerichteten Druck seiner eigenen Schwerkraft gestützt hat.
Dies führt dazu, dass der Kern des Sterns kollabiert, während sich seine äußeren Schichten, in denen die Kernfusion stattfindet, auf das Zehn- oder Hundertfache der ursprünglichen Breite des sterbenden Sterns „aufblähen“. Dies wird als Rote-Riesen-Phase des Sterns bezeichnet und ist eine Phase, die die Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren durchlaufen wird. Wenn sie zu einem Roten Riesen wird, bläht sich die Sonne auf eine Größe auf, die etwa der Umlaufbahn des Mars entspricht, und verschlingt die inneren Planeten, einschließlich der Erde.
Die Rote-Riesen-Phase ist nur von kurzer Dauer, da die äußeren Schichten des Sterns sich weiter auflösen und abkühlen. Dies hinterlässt schließlich einen planetarischen Nebel aus Gas und Staub. Dieser Nebel würde aus stellarem Material bestehen, das einst einen schwelenden Sternkern umgab, der sich in eine kosmische Glut verwandelt hat: Ein Weißer Zwerg.
Diese Weißen Zwerge können dann die restlichen Körper in ihrem System, wie Planeten und Asteroiden, die während der Phase des Roten Riesen nicht zerstört wurden, akkretieren.
Astronomen haben schon früher Weiße Zwerge beobachtet, die durch Metalle von Körpern, die sie akkretiert haben, verunreinigt waren. Die Idee ist, dass diese Verschmutzung auftritt, wenn die Körper zu nahe an diesen toten Sternen sind.
Die neue Beobachtung des Teams ist jedoch anders, denn das in WD 0816-310 akkretierte Material scheint nur in einer Region konzentriert gewesen zu sein, die einer Narbe ähnelt.
Die Stärke des Signals von Metallen auf WD 0816-310 scheint sich zu ändern, wenn der tote Stern rotiert. Dies deutet darauf hin, dass die Metalle in einem bestimmten Bereich konzentriert sind und nicht gleichmäßig über die Oberfläche des Sterns verteilt sind. Außerdem sind die beobachteten Veränderungen mit den Veränderungen im Magnetfeld von WD 0816-310 synchronisiert, was darauf hindeutet, dass sich die Metallnarbe an einem seiner Pole befindet.
„Überraschenderweise war das Material nicht gleichmäßig über die Oberfläche des Sterns verteilt, wie es die Theorie vorhersagt. Stattdessen handelt es sich bei dieser Narbe um einen konzentrierten Fleck aus planetarischem Material, der von demselben Magnetfeld gehalten wird, das auch die einfallenden Fragmente gelenkt hat“, sagte John Landstreet, Mitglied des Teams und Professor an der Western University, in der Erklärung. „So etwas hat man noch nie gesehen.“
Um zu diesen Schlussfolgerungen zu gelangen, nutzte das Team ein VLT-Instrument namens Focal Reducer and low dispersion Spectrograph (FORS2). FORS2 wird als das „Schweizer Taschenmesser“ unter den Instrumenten des Paranal-Observatoriums bezeichnet, da es viele verschiedene astronomische Objekte auf unterschiedliche Weise untersuchen kann.
FORS2 war empfindlich genug, um es dem Team zu ermöglichen, diesen schwachen Weißen Zwerg zu beobachten und sein Magnetfeld zu messen. Das führte zu den Hinweisen, dass der Stern eine Narbe hat.
Die Ergebnisse zeigen nicht nur, wie Planetensysteme nach ihrem Tod dynamisch aktiv bleiben, sondern auch, dass FORS2 in der Lage ist, Dinge wie die Zusammensetzung der Masse von Planeten zu untersuchen, die andere Sterne außerhalb des Sonnensystems umkreisen.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 26. Februar in der Zeitschrift Astrophysical Journal Letters veröffentlicht
