Erst kürzlich habe ich von einem Stern berichtet, der seltsame Lichtschwankungen zeigt. Man vermutet, dass sie durch den Staub eines auseinanderbrechenden Kometen erzeugt werden, dessen Staub einen Teil seines Lichts blockiert. Gestern wurde nun eine Arbeit veröffentlicht, in der ein ähnliches Phänomen beschrieben wird. Wieder zeigt ein Stern unerwartete Schwankungen in der Helligkeit und wieder sind zerstörte Himmelskörper vermutlich der Grund dafür.
Andrew Vanderburg vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge und seine Kollegen haben Daten des Weltraumteleskops Kepler untersucht (“A Disintegrating Minor Planet Transiting a White Dwarf”). Sie haben das Licht betrachtet, das vom weißen Zwerg WD 1145+017 ausgesendet wird. Es handelt sich also nicht um einen normalen Stern, sondern einen, der sein Leben schon hinter sich hat. Er hat seinen Brennstoff verbraucht, hat sich dabei zum mehrfachen seiner normalen Größe aufgebläht, einen großen Teil seiner Materie ins All hinaus gepustet bis nur noch ein kleiner, ungefähr erdgroßer Himmelskörper mit extremer Dichte übrig geblieben ist. In diesem Sternenrest findet keine Kernfusion mehr statt, er kühlt noch langsam ab und macht sonst nicht mehr viel.
WD 1145+107 beschränkt sich aber nicht nur aufs reine Abkühlen. Er zerstört auch noch Kleinplaneten! Das haben Vanderburg und seine Kollegen aus der Lichtkurve des weißen Zwergs geschlossen. Wie die Beobachtungen des Kepler-Teleskops zeigen, leuchtet der Stern nicht mit konstanter Helligkeit, sondern wird in unregelmäßigen Abständen dunkler. Auch die Stärke der Verdunkelung variiert – und das ist ein Zeichen dafür, dass die Ursache nicht die Anwesenheit von normalen Planeten ist. In so einem Fall würde die Verdunkelung in periodischen Abständen und immer auf die gleiche Art und Weise erfolgen.
WD 1145+017 zeigt dagegen verschiedene und verschieden stark ausgeprägte Perioden, wie man in diesem Bild sehen kann:
Hier sieht man die Stärke des periodischen Signals in Abhängigkeit der Periode. Sechs Signale sind deutlich zu sehen; das stärkste mit einer Periode von 4,5 Stunden. Etwas umkreist also den weißen Zwerg mit genau dieser Periode und sorgt für eine Abschwächung seines Lichts. Dieses “Etwas” tut das aber nicht ständig. Beobachtungen, die mit Teleskopen von der Erde aus gemacht worden sind, zeigen zum Beispiel während eines Monats nur jeweils zwei Verdunkelungen im Abstand von 4,5 Stunden während zweier Nächte und sonst nichts.
Wirklich interessant wird die Angelegenheit, wenn man das Spektrum des Lichts betrachtet. Also nachsieht, wie viel Licht bei bestimmten Wellenlängen abgestrahlt wird. Da unterschiedliche chemische Elemente unterschiedliche Teile des Lichts blockieren kann man so heraus finden, was für Material sich zwischen dem Stern und der Erde befinden. In der Atmosphäre eines weißen Zwergs sollte hauptsächlich Helium zu finden sein. Vor allem aber sollte man keine schwereren Elemente dort finden, denn die würden vergleichsweise schnell in sein Inneres absinken. Man weiß aber, dass zwischen 25 und 50 Prozent der weißen Zwerge dennoch genau solche schweren Elemente in ihren Atmosphären haben. Als Ursache kommen diverse Trümmer von Gesteinsplaneten in Frage, die im Laufe der Zeit mit dem Stern kollidieren und dabei immer neue schwere Elemente nachliefern die die im Kern versunkenen ersetzen können.
In einigen Fällen hat man auch schon solche Trümmerscheiben beobachtet, die weißen Zwerge umgeben. Aber quasi direkt dabei zugesehen, wie Material auf den weißen Zwerg fällt hat man noch nie. Bis jetzt – denn bei WD 1145+017 soll genau das passieren. Im Spektrum seines Lichts haben die Astronomen Magnesium, Aluminium, Kalzium, Eisen, Nickel und andere schwere Elemente gefunden und die können sich dort noch nicht lange befinden; ansonsten wären sie schon verschwunden.
Folgendes soll sich dort abspielen: Die Verdunkelungen in der Lichtkurve deuten auf bis zu sechs Kleinplaneten hin, die sich gerade in der Nähe des weißen Zwergs in Auflösung befinden. Ihre Größe entspricht ungefähr dem großen Asteroid Ceres, liegt also bei etwa 1000 Kilometer. Die starken Gezeitenkräfte in der Nähe des extrem dichten weißen Zwergs reißen die Asteroiden auseinander. Staub und Gestein löst sich von ihrer Oberfläche und all die Trümmer bilden große Wolken, die das Licht des Sterns blockieren. Das passiert nicht kontinuierlich, sondern in spontanen und abrupten Ausbrüchen, die temporäre Wolken entlang ihrer Umlaufbahnen erzeugen. Neben den Gezeitenkräfte reicht auch schon die Temperatur in der Umgebung des weißen Zwergs aus, um Material von der Oberfläche eines großen Asteroiden direkt zu sublimieren; also gasförmig werden zu lassen.
Künstlerische Darstellung eines sich auflösenden Kleinplaneten in der Nähe des weißen Zwergs (Mark A. Garlick / markgarlick.com)
Die Beobachtungen dieses weißen Zwergs ist aus mehreren Gründen interessant. Wir erfahren dadurch etwas über das Schicksal von Sternensystemen nach dem Tod ihres Sterns und können das erste Mal direkt zusehen, wie dort auch Himmelskörper von annähernd planetarer Größe zerstört werden. Wenn es dort vor dem Sternentod ein normales Planetensystem gegeben hat, wird es natürlich schon vorher gelitten haben. Als sich der Stern zuerst aufgebläht und dann jede Menge seiner Masse verloren hat, wird das die Dynamik der Planeten gehörig durcheinander gebracht haben. Einige der Planeten werden dadurch wahrscheinlich aus dem System entkommen sein; waren nicht mehr gravitativ an den sterbenden Stern gebunden. Andere können auf Umlaufbahnen geraten sein, die sie näher an den Stern brachten wo sie zu den Vorläufern der sich heute auflösenden Kleinkörper geworden sind.
Wir lernen aus diesen Beobachtungen aber auch etwas über die Interpretation von Lichtkurven. Unsere Instrumente und die Methoden der Datenauswertung werden immer genauer und besser. Wir können immer geringere Veränderungen des Lichts beobachten und es ist nicht überraschend, das wir dabei auch immer neue Phänomene beobachten. Bis jetzt haben wir hauptsächlich periodische Verdunkelungen gesehen, die auf die Anwesenheit von Planeten bzw. auf Veränderungen im Stern selbst (z.B. Sternflecken) zurück zu führen sind. Mittlerweile sehen wir aber immer öfter auch andere Dinge. Der Fall des zerstörten Kometen (den viele Medien ja gleich mal als Zeichen für die Anwesenheit von Aliens interpretiert haben und die aktuellen Beobachtungen bei WD 1145+017 zeigen uns, das wir in Zukunft wohl öfter damit rechnen müssen, solche unregelmäßigen oder nur temporär periodischen Phänomene zu beobachten.
Beobachtungen dieser Art stellen eine große Chance für die Astronomie dar! Die Vorgänge im Universum spielen sich normalerweise auf Zeitskalen ab, die weit über unsere menschlichen Vorstellungen hinaus gehen. Wir können nicht live dabei zusehen, wie Planeten entstehen oder Planetensystem zerstört werden. Das würde viel zu lange dauern. Aber wir können darauf hoffen, ab und zu genau im richtigen Moment auf den richtigen Ort am Himmel zu schauen, um eine relevante Phase dieser Prozesse zu beobachten. Wie die jüngsten Ergebnisse zeigen, können wir nun nicht mehr nur darauf hoffen, sondern auch damit rechnen! Und Stück für Stück können wir so das Puzzle zusammensetzen, das uns irgendwann ein komplettes Bild vom Leben und Sterben im Universum zeigt!
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