Exoplanets

Neue Beobachtungen zeigen, dass sowohl felsige als auch eisige Welten auf einen Weißen Zwerg fielen, was auf vergangenes orbitales Chaos im System hindeutet.

Die Illustration eines Künstlers zeigt einen Weißen Zwerg, der Trümmer von zerschmetterten Objekten in einem Planetensystem ansammelt.NASA/ESA/Joseph Olmsted (STScI)

Was ist seltsamer als Steine, die auf einen heißen weißen Zwergstern herabregnen? Fügen Sie der Mischung Eisstücke hinzu.

G238-44, ein winziger Weißer Zwerg in einer Entfernung von 86 Lichtjahren, akkretiert gleichzeitig zwei sehr unterschiedliche Arten von Objekten, sagte Ted Johnson (University of California, Los Angeles) auf dem 240. Treffen der American Astronomical Society in Pasadena, Kalifornien , Am Mittwoch. „Das ist noch nie zuvor beobachtet worden“, sagt er.

Weiße Zwerge sind die kompakten Überreste von massearmen Sternen, die sich zuerst in rote Riesen aufblähen – ein Schicksal, das unsere eigene Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren erwartet. Die Rote-Riesen-Phase richtet Chaos in geordneten Planetensystemen an. Nahegelegene Planeten können verschlungen werden, während die Umlaufbahnen weiter entfernter Welten durcheinander geraten.

Nachdem der Riesenstern seine äußeren Schichten in einen planetarischen Nebel gesprengt hat, bleibt ein etwa erdgroßer (aber immer noch sonnenmassereicher) Weißer Zwerg übrig. Beobachtungen vieler Weißer Zwerge zeigen Anzeichen einer atmosphärischen „Verschmutzung“: unerwartete Mengen an Elementen, die schwerer als Helium sind. Ihre Existenz weist darauf hin, dass, wenn Kollisionen die Umlaufbahnen asteroidenähnlicher Körper im System der Weißen Zwerge stören, ihre felsigen Trümmer auf den Stern regnen.

Was ist also so seltsam an G238-44? Es ist die chemische Zusammensetzung der Verschmutzung auf seiner Oberfläche, gemessen mit dem Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) der NASA, dem Keck-Teleskop auf Hawaii und dem Hubble-Weltraumteleskop. Die relativen Häufigkeiten von 10 schweren Elementen (Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Magnesium, Aluminium, Silizium, Phosphor, Schwefel, Kalzium und Eisen) stimmen nicht mit der Zusammensetzung irgendeines bekannten Objekts im Sonnensystem überein.

Laut Johnson lässt sich das Material, das auf den Weißen Zwerg fällt, am besten beschreiben als fast zwei Teile Merkur-ähnliche Trümmer – typisches Gesteinsmaterial – und ein Teil Material, das den eisigen Kuipergürtel-Objekten in den Außenbezirken des Sonnensystems ähnelt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Planetensystem des Sterns ein riesiges orbitales Chaos erlebt hat, das entfernte Eiskörper nach innen geschleudert hätte.

Dennis Bodewits (Auburn University), der nicht an der Studie beteiligt war, ist von dem Ergebnis fasziniert. „Das ist die einzige Möglichkeit, die innere Zusammensetzung kleiner Körper in anderen Sonnensystemen zu untersuchen, also ist das cool“, sagt er. „Allerdings mag ich keine komplizierten Lösungen – vielleicht lassen sich die Beobachtungen doch durch ein zerfallenes Objekt erklären, das sowohl Metall, Gestein als auch Eis enthält, wie der Zwergplanet Ceres.“

In ähnlicher Weise fragt sich Nick Cowan (McGill University), ob das Objekt eine wasserreiche Supererde oder ein gasförmiger Mini-Neptun gewesen sein könnte. Diese beiden Planetentypen fehlen in unserem eigenen Sonnensystem, sind aber anderswo im Universum reichlich vorhanden.

Aber Johnson behauptet, dass es einfach keine Möglichkeit gibt, die beobachteten relativen Mengen an Eisen, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff in einem einzigen Körper zu erhalten.

Darüber hinaus erklärt der UCLA-Astronom und Teammitglied Ben Zuckerman, dass die Verschmutzung zu gering ist, um von der Störung eines Planeten zu stammen. Die Gesamtmasse der gemessenen schweren Elemente ist weit geringer als die Masse der Erde, sagt Zuckerman, und das Fehlen eines Überschusses an Infrarotstrahlung um den Weißen Zwerg herum deutet darauf hin, dass nicht mehr viel zirkumstellares Material übrig ist.

Mit nur einem Weißen Zwerg, der „seltsame Fülle“ zeigt, wie Johnson es nennt, ist es schwierig, endgültige Schlussfolgerungen zu ziehen. Zukünftige Beobachtungen können weitere Fälle ergeben. „Es ist ein interessanter Fund“, sagt Bodewits, „aber ich wünschte, es gäbe mehr.“


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