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FUSE
Heißester Weißer Zwerg entdeckt
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Tübingen
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12. Dezember 2008

Tübinger Astronomen haben einen äußerst heißen Weißen Zwerg aufgespürt. Der ausgebrannte Sternenrest mit der Bezeichnung KPD 0005+5106 hat eine Oberflächentemperatur von rund 200.000 Grad Celsius und ist damit einer der heißesten bekannten Sterne. Der Fund gelang mit Hilfe von Daten des Ultraviolett-Weltraumteleskops FUSE.

FUSE

Das Weltraumteleskop FUSE. Bild: NASA / Lauren Fowler (JHU FUSE Project)

Der Weiße Zwerg mit der nüchternen Bezeichnung KPD 0005+5106 ist mit einer Oberflächentemperatur von rund 200.000 Grad Celsius einer der heißesten bekannten Sterne. Diese Entdeckung machten Prof. Klaus Werner und Dr. Thomas Rauch vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen in Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Astronomen Dr. Jeffrey Kruk von der Johns Hopkins University mit Hilfe des FUSE-Weltraumteleskops (Far-Ultraviolet Spectroscopic Explorer) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA. Die Arbeitsgruppe veröffentlicht ihre Forschungsergebnisse heute in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics.

Der Weiße Zwerg KPD 0005+5106 ist so heiß, dass seine Photosphäre Emissionslinien im Ultraviolett-Spektrum zeigt, ein Phänomen, das bisher nicht bekannt war. Diese Emissionen stammen von extrem ionisiertem Kalzium (neunfach ionisiert, also Ca X), das die höchste Ionisationsstufe eines chemischen Elements darstellt, die jemals im Photosphärenspektrum eines Sterns gefunden wurde.

Sterne mittlerer Masse, entsprechend ein bis acht Sonnenmassen, beenden ihr Leben nach der Erschöpfung ihres nuklearen Energievorrats als Weißer Zwerg, einem Objekt von der Größe der Erde. Während der Übergangsphase von einem kernfusionierenden Stern zum Weißen Zwerg wird der Stern sehr heiß. Viele solcher Objekte mit Oberflächentemperaturen um 100 000 Grad Celsius sind bekannt. Sternentwicklungstheorien sagen vorher, dass die Sterne viel heißer werden können. Allerdings ist die Chance sehr gering, sie in diesem heißen Stadium zu finden, da diese Phase relativ kurz ist.

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Seit seiner Entdeckung als lichtschwacher blauer Stern hat KPD 0005+5106 die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen. Die optischen Spektren, die mit bodengebundenen Teleskopen aufgenommen wurden, wiesen bereits darauf hin, dass dieser Weiße Zwerg sehr heiß ist. Weiterhin gehört er einer besonderen Klasse seltener Weißer Zwerge an, deren Atmosphären von Helium dominiert werden. Eine genaue Auswertung dieser Spektren, kombiniert mit Beobachtungen im ultravioletten Bereich mit dem Hubble-Weltraumteleskop, führte zu dem Schluss, dass KPD 0005+5106 eine Temperatur von rund 120.000 Grad Celsius hat, die ihn zum heißesten Mitglied seiner Klasse machte.

Allerdings gab es Konkurrenz durch ähnlich heiße Weiße Zwerge, die im Sloan Digital Sky Survey (SDSS), einer großangelegten Himmelsdurchmusterung, vor einigen Jahren gefunden wurden. Das FUSE-Observatorium führte in seiner achtjährigen Betriebszeit spektroskopische Beobachtungen im fernen Ultraviolettbereich durch, der dem Hubble-Teleskop unzugänglich ist. Mit FUSE wurde KPD 0005+5106 wiederholt beobachtet. Der Stern wurde nämlich als Kalibrationslichtquelle genutzt, um das Leistungsvermögen des Observatoriums zu überwachen.

Das Astronomenteam um Werner hat diese gesammelten Beobachtungen nun genutzt, um einen Datensatz mit außergewöhnlich hoher Qualität zu erstellen. Dabei entdeckten sie die Anwesenheit zweier Emissionslinien von Kalzium. Eine genaue Modellierung der Sternatmosphäre bestätigte den Ursprung dieser Linien und beweist, dass die Temperatur 200.000 Grad Celsius betragen muss, um diese Emissionslinien überhaupt zu erzeugen.

Obwohl die Theorie die Existenz so heißer Weißer Zwerge vorhergesagt hat, stellt der Stern jedoch wegen seiner chemischen Zusammensetzung eine Herausforderung für die wissenschaftlichen Vorstellungen der Sternentwicklung dar. Die gemessene Kalziumhäufigkeit (ein- bis zehnfacher Wert dessen, was wir in der Sonne sehen) in Kombination mit der heliumreichen Natur seiner Atmosphäre stellt eine chemische Zusammensetzung dar, die von Sternentwicklungsmodellen nicht vorher gesagt wird.

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siehe auch
FUSE: Missionsende nach über acht Jahren - 9. Oktober 2007
Sterne: Das Geheimnis der wasserstofflosen Zwerge - 11. September 2007
Elemententstehung: Fluor in massearmen Stern entdeckt - 28. April 2005
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