Pressemitteilung

Der leuchtende Halo eines Zombie-Sterns

VLT kartiert Überreste der Mahlzeit eines Weißen Zwerges

11. November 2015

Zum ersten Mal konnte ein internationales Astronomenteam mit dem Very Large Telescope am Paranal-Observatorium der ESO in Chile die Überbleibsel einer verhängnisvollen Begegnung zwischen einem toten Sterns und einem Asteroiden durch genau beobachten. Dies liefert einen Ausblick auf das Schicksal des Sonnensystems in ferner Zukunft.

Unter der Führung von Christopher Manser, einem Doktoranden der University of Warwick in Großbritannien, nutzten die Wissenschaftler Daten vom Very Large Telescope (VLT) der ESO und anderer Observatorien, um die zersplitterten Überbleibsel eines Asteroiden zu untersuchen, die die sterblichen Überreste eines Sterns umkreisen – eines Weißen Zwergs mit der Bezeichnung SDSS J1228+1040 [1].

Unter Zuhilfenahme verschiedener Instrumente einschließlich des Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) und X-Shooter, die beide am VLT angebracht sind, gelangen dem Team detaillierte Untersuchungen des Lichts, das vom Weißen Zwerg und der ihn umgebenden Materie stammt, und das über einen noch nie da gewesenen Zeitraum von zwölf Jahren zwischen 2003 und 2015. Beobachtungen über eine Zeitspanne von mehreren Jahren waren notwendig, um das System unter mehreren Gesichtspunkten untersuchen zu können [2].

„Das Bild, das wir aus den bearbeiteten Daten gewonnen haben, zeigt uns, dass das System wirklich scheibenartig geformt ist und viele Strukturen offenbart, die man nicht in einer einzigen Momentaufnahme nachweisen könnte“, erklärt Christopher Manser, der auch Erstautor des Fachartikels ist, in dem die Ergebnisse beschrieben werden.

Das Team nutzte ein technisches Verfahren, das als Doppler-Tomografie bezeichnet wird – und vom Prinzip her den tomografischen Aufnahmen in der Medizin ähnelt – das es ihnen erstmals ermöglichte, die Struktur der leuchtenden gasförmigen Überreste genau zu kartieren, die aus einer verhängnisvollen Begegnung mit J1228+1040 stammen und ihn umrunden.

Während sich große Sterne – solche, die etwa dem zehnfachen der Sonnenmasse entsprechen – am Ende ihres Lebens mit einer eindrucksvollen gewaltsamen Supernova-Explosion verabschieden, bleiben kleinere Sterne von solch einem dramatisches Schicksal verschont. Wenn sonnenähnliche Sterne das Ende ihres Lebens erreicht haben, brauchen sie ihren letzten Brennstoff auf, blähen sich zu einem Roten Riesen auf und schleudern später ihre äußeren Schichten in den Weltraum. Übrig bleibt nur der heiße und sehr dichte Kern des früheren Sterns – ein Weißer Zwerg.

Aber würden Planeten, Asteroiden und andere Körper in solch einem System diese Feuerprobe überleben? Was würde davon übrig bleiben? Dank der neuen Beobachtungen können solche Fragen leichter beantwortet werden.

Weiße Zwerge sind eher selten von Scheiben aus gasförmiger Materie umgeben – nur sieben dieser Art wurden je gefunden. Die Astronomen kamen zu dem Schluss, dass ein Asteroid dem toten Stern gefährlich nahe kam und durch die gewaltigen Gezeitenkräfte, denen er ausgesetzt war, auseinandergerissen wurde und die Materiescheibe bildete, die nun sichtbar ist.

Die den toten Stern umlaufende Scheibe bildete sich auf ähnliche Weise wie die leuchtenden Ringe, die um Planeten in unserer kosmischen Nachbarschaft beobachtet werden können, wie zum Beispiel beim Saturn. Obwohl J1228+1040 im Durchmesser sieben mal kleiner ist als der Ringplanet, ist seine Masse um das mehr als 2500-fache größer. Das Team fand heraus, dass sich die Entfernung zwischen dem Weißen Zwerg und seiner Scheibe ebenfalls unterscheidet – Saturn und seine Ringe würden locker in die Lücke dazwischen passen [3].

In der neuen Langzeitstudie mit dem VLT konnte das Team nun verfolgen, wie die Scheibe unter dem Einfluss des extrem starken Gravitationsfelds des Weißen Zwerges präzidiert. Sie fanden auch heraus, dass die Scheibe ein wenig schief und noch nicht kreisförmig ist.

„Als wir 2006 diese Scheibe aus Trümmerteilen entdeckten, die den Weißen Zwerg umläuft, hätten wir uns die außerordentlich spannenden Details nicht vorstellen können, die nun nach zwölf Jahren sichtbar werden – es hat sich definitiv gelohnt zu warten“, fügt Boris Gänsicke hinzu, ein Koautor der Arbeit.

Stern-Überreste wie J1228+1040 können entscheidende Hinweise für das Verständnis darüber liefern, welche Umstände herrschen, wenn Sterne das Ende ihres Lebens erreichen. Dies kann Astronomen helfen, die Prozesse zu verstehen, die in einem exoplanetaren System stattfinden und sogar das Schicksal des Sonnensystems vorherzusagen, wenn die Sonne in etwa sieben Milliarden Jahren ihrem Untergang entgegenblickt.

Endnoten

[1] Die vollständige Bezeichnung des Weißen Zwergs lautet SDSS J122859.93+104032.9.

[2] Das Team identifizierte die eindeutige dreizackartige Spektrallinie von ionisiertem Kalzium, dem sogenannten Kalzium--Triplet (Ca II). Durch den Unterschied zwischen den beobachteten und theoretischen Wellenlängen dieser drei Linien kann die Geschwindigkeit des Gases mit beachtlicher Genauigkeit bestimmt werden.

[3] Obwohl die Scheibe um den Weißen Zwerg deutlich größer als das Ringsystem von Saturn ist, ist sie winzig verglichen mit der Scheibe aus Trümmerteilen, aus denen Planeten um einen jungen Stern entstehen.

Weitere Informationen

Die hier präsentierten Forschungsergebnisse von C. Manser et al. erscheinen demnächst unter dem Titel  „Doppler-imaging of the planetary debris disc at the white dwarf SDSS J122859.93+104032.9” in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Die beteiligten Wissenschaftler sind Christopher Manser (University of Warwick, Großbritannien), Boris Gaensicke (University of Warwick), Tom Marsh (University of Warwick), Dimitri Veras (University of Warwick, Großbritannien), Detlev Koester (Universität Kiel), Elmé Breedt (University of Warwick), Anna Pala (University of Warwick), Steven Parsons (Universidad de Valparaiso, Chile) und John Southworth (Keele University).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch 16 Länder: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist einer der Hauptpartner bei ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Links

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E-Mail: Boris.Gaensicke@warwick.ac.uk

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Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1544.