Eis und heiß: Eisriese kreist um Weißen Zwerg

In ein paar Milliarden Jahren, wenn die Sonne ihren Brennstoff-Vorrat aufgebraucht hat, wird sie sich erst in einen Roten Riesen verwandeln und dann zum Weißen Zwerg schrumpfen. Die Planeten unseres Systems überleben diese Zeit wahrscheinlich (wenn sie nicht davongeschleudert werden). Das wissen die Astronomen – theoretisch. Aber bisher hatte man noch keinen Weißen Zwerg gefunden, in dessen Orbit ein Planet kreist.

Deshalb freuen sich die Forscher nun umso mehr, dass ihnen WDJ0914+1914 vor die Linse gekommen ist, der sich etwa 1500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Krebs befindet. „Es war eine dieser zufälligen Entdeckungen“, sagt der Forscher Boris Gänsicke von der University of Warwick in Großbritannien. Die Forschungsgruppe, die er leitet, hatte etwa 7000 Weiße Zwerge inspiziert. Bei WDJ0914+1914 stieß sie auf Merkwürdigkeiten. Durch die Analyse der geringen Schwankungen des Sternlichts fanden die Forscher Spuren chemischer Elemente in Mengen, die man noch nie zuvor bei einem Weißen Zwerg beobachtet hatte. „Wir wussten, dass in diesem System etwas Außergewöhnliches vor sich gehen musste, und spekulierten, dass es sich um eine Art planetarischen Überrest handeln könnte.“

Diese Spekulation konnten die Forscher, wie sie in einem Artikel in Nature berichten, mit Hilfe des X-Shooter-Instruments des Very Large Telescope der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste bestätigen. Es fanden sich Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel nahe des Weißen Zwerges, und die Wissenschaftler ermittelten außerdem, dass sich diese Elemente in einer Scheibe aus Gas befinden müssen, die nicht vom Stern selbst kommt, sondern auf ihn einfällt.

„Es dauerte einige Wochen, bis wir herausfanden, dass der einzige Weg, eine solche Scheibe zu erzeugen, das Verdampfen eines riesigen Planeten ist“, sagt Matthias Schreiber von der Universität Valparaiso in Chile, der die vergangene und zukünftige Entwicklung dieses Systems berechnete. Anhand der nachgewiesenen Mengen an Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel zeigen sich Ähnlichkeiten zu den tiefen atmosphärischen Schichten von Eisriesen wie Neptun und Uranus. Stellt man sich vor, dass solch ein Planet den Weißen Zwerg in umittelbarer Nähe umkreist, würde die immer noch harte Strahlung der Stern-Leiche die äußeren Schichten des Planeten abstreifen, die sich zu einer Scheibe wie bei WDJ0914+1914 verwirbeln würden.

Der Weiße Zwerg müsste demnach klein und mit 28 000 Grad Celsius extrem heiß sein. Der Planet hingegen ist kalt und groß – doppelt so groß wie der Stern, den er in einer Entfernung von 10 Millionen Kilometern (Erde-Sonne: 150 Millionen Kilometer) in nur zehn Tagen einmal umrundet. Ein Teil seiner Atmosphäre strömt dabei mit einer Rate von 3000 Tonnen pro Sekunde in den Stern. Es ist diese Scheibe, die den sonst verborgenen neptunähnlichen Planeten sichtbar macht.

„Das ist das erste Mal, dass wir die Mengen an Gasen wie Sauerstoff und Schwefel in der Scheibe messen können, was Hinweise auf die Zusammensetzung von Exoplaneten-Atmosphären gibt“, sagt Odette Toloza von der Universität Warwick, die ein Modell für die Gasscheibe um den Weißen Zwerg herum entwickelte. „Die Entdeckung eröffnet auch ein neues Fenster zum endgültigen Schicksal der Planetensysteme“, ergänzt Gänsicke. Während des Aufblähens von WDJ0914+1914 müsste sich der Planet nämlich innerhalb des Roten Riesen befunden haben – was unwahrscheinlich ist. Vermutlich hat er sich erst näher an den Stern herangearbeitet, als dieser schon ein Weißer Zwerg geworden war. Dazu brauchte er aber die gravitative Hilfe weiterer Planeten, was bedeutet, dass sogar mehr als ein Planet den Untergang seines Wirtssterns überlebt haben müsste.

Diese Abbildung zeigt den Weißen Zwerg WDJ0914+1914 und seinen Neptun-ähnlichen Exoplaneten. Da der eisige Riese den heißen Weißen Zwerg in geringer Entfernung umkreist, streift die extreme ultraviolette Strahlung des Sterns die Atmosphäre des Planeten ab. Während das meiste dieses abgetragenen Gases entweicht, wirbelt ein Teil davon auf eine Scheibe, die ihrerseits auf den Weißen Zwerg strömt (Bild: ESO/M. Kornmesser)

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