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Sternentwicklung: Weiße Zwerge verspeisen felsige Exoplaneten

Planetenreste um Weißen Zwerg

Wie wird unser Sonnensystem in ferner Zukunft aussehen? Ein Forscherteam aus Großbritannien und Deutschland um Boris Gänsicke von der University of Warwick berichtete nun über seine Beobachtungen von vier Sternsystemen, die das mögliche Schicksal der erdähnlichen Planeten unseres Sonnensystems illustrieren. Sie fanden vier Weiße Zwerge, die von großen Staubmengen umgeben sind, deren chemische Zusammensetzungen erstaunlich derjenigen unserer Erde ähneln. Vermutlich sind die Staubwolken die Überreste einst zerstörter Exoplaneten.

Planetenreste um Weißen Zwerg
Planetenreste um Weißen Zwerg | Diese künstlerischen Darstellungen zeigen die Entstehung von Planetenbruchstücken um Weiße Zwerge. Das obere Bild zeigt ein Planetensystem mit einem sonnenähnlichen Stern. Solche Sterne blähen sich am Ende ihrer aktiven Zeit zum Roten Riesen auf und verlieren dabei Masse (mittleres Bild). Dies kann die Planetenbahnen stören und zu Kollisionen zwischen den Himmelskörpern führen. Dabei entstehen Felsbrocken, die auch den aus dem Stern entstehenden Weißen Zwerg umrunden können (unteres Bild).

Weiße Zwerge sind kompakte, heiße Überreste sonnenähnlicher Sterne. Diese blähen sich gegen Ende ihres Lebens zu Roten Riesen auf, stoßen dabei Staub und Gas ins All und verlieren so einen Großteil ihrer ursprünglichen Masse. Wegen der so abnehmenden Gravitation des Sterns verschieben sich die Bahnen von möglichen Planeten um die Sterne, es kann sogar zu Kollisionen zwischen den Planeten kommen, bei denen diese zu kleineren Felsbrocken und Asteroiden zermahlen werden. Mit den Beobachtungen des Weltraumteleskops Hubble haben die Astronomen nun Spuren dieser Vorgänge gefunden.

Die spektroskopischen Untersuchungen des Lichts der Sternatmosphären zeigten, dass sie große Mengen der Elemente Sauerstoff, Magnesium, Eisen und Silizium enthalten. Auf der Erde machen diese zusammen mehr als 93 Prozent der Gesamtmasse aus. Außerdem war der Kohlenstoffanteil des Staubs ungewöhnlich gering und stimmte mit dem der Erde und anderer felsiger Planeten in unserem Sonnensystem überein. Wäre er vom Stern selbst ausgestoßen worden, so hätten die Astronomen einen größeren Anteil von Kohlenstoff finden müssen. Dies ist ein Indiz dafür, dass der Staub von zerstörten Exoplaneten stammt, die den Stern in dessen Vergangenheit umliefen.

Die Atmosphären der Weißen Zwerge müssen außerdem einen ständigen Nachschub an zerbröselten Planeten bekommen. Schwere Elemente wie Eisen sinken innerhalb weniger Tage ins Innere des Sterns ab und verschwinden so aus den Spektren des Sternlichts. Dass die Astronomen sie aber dennoch fanden, deutet auf einen stetigen Zustrom hin. Die Weißen Zwerge verspeisen also langsam, aber sicher die Reste ihrer einstigen Trabanten. Die Forscher schätzen, dass bis zu eine Million Kilogramm Felsbrocken der ehemaligen Planeten pro Sekunde auf die Weißen Zwerge herabregnen. Kommt die Materie den Sternen nahe genug, wird sie durch die intensive Strahlung verdampft. Die untersuchten Weißen Zwerge sind nämlich rund 20 000 Grad Celsius an ihrer Oberfläche heiß.

In einem Fall konnten die Wissenschaftler sogar ermitteln, welche Struktur der nun verspeiste Planet ehemals hatte. Im Staub der Atmosphäre des Weißen Zwergs PG0843+516 zeigten sich relativ viel Eisen, Nickel und Schwefel. Diese finden sich auch im Kern unserer Erde, denn sie sanken bei ihrer Entstehung schnell zum Mittelpunkt. Es muss also einen Planeten um PG0843+516 zu seiner Zeit als normaler Stern gegeben haben, der ausreichend groß war, um wie die Erde eine differenzierte Struktur mit einem Kern zu bilden.

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