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HUBBLE
Ungewöhnliche Weiße Zwerge in NGC 6397
von Stefan Deiters
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24. April 2009

24 ungewöhnliche Weiße Zwerge haben Astronomen auf neuen Bildern des Kugelsternhaufens NGC 6397 identifizieren können, die das Weltraumteleskop Hubble gemacht hat. 18 davon waren zuvor nicht bekannt. Die Sternenreste haben keinen Kern aus Kohlenstoff und Sauerstoff, sondern einen aus Helium. Die Wissenschaftler vermuten, dass diese Weißen Zwerge Partner in Doppelsternsystemen sind.  

NGC 6397

Das Zentrum des Kugelsternhaufens NGC 6397. Bild: NASA/ESA und das Hubble Heritage Team (AURA/STScI) [Großansicht]

"Weiße Zwerge mit einem Kern aus Helium haben nur etwa eine halb so große Masse wie typische Weiße Zwerge und man findet sie vermehrt in den Zentren von Haufen", erläutert Adrienne Cool, Professorin für Physik und Astronomie an der San Francisco State University, die zusammen mit Doktorandin Rachel R. Strickler und weiteren Kollegen einen Fachartikel in der Zeitschrift The Astrophysical Journal über die Untersuchung veröffentlicht hat. "Mit so niedrigen Massen sollten sich die Weißen Zwerge mit Heliumkern eigentlich überall in dem Haufen finden lassen. Aus der Beobachtung, dass wir sie nur im Zentrum finden, kann man schließen, dass sie einen massereichen Begleiter haben müssen, der sie im Haufenzentrum festhält."

Die Schlussfolgerung der Astronomen beruht auf dem Sachverhalt, dass sich in Kugelsternhaufen die Sterne entsprechend ihrer Masse sortieren: Die massereichsten Objekte findet man - durch ein Massensegregation genanntes Phänomen - am ehesten im Zentrum der Haufen. Weiße Zwerge sind die Endphasen in der Entwicklung von masseärmeren Sternen, zu denen auch unsere Sonne gehört.

Die These, dass die Weißen Zwerge mit einem reinen Heliumkern eine Begleiter haben, würde auch helfen, ihre ungewöhnliche chemische Zusammensetzung zu erklären: Normalerweise bleibt am Ende eines nuklearen Sternenlebens nämlich ein Kern aus Sauerstoff und Kohlenstoff zurück. Wenn der Stern allerdings eine Begleiter hat, könnte dessen Anwesenheit den Start der letzten Phase des Sternenlebens, das Verbrennen von Helium in Kohlenstoff und Sauerstoff, unterdrücken.

Für ihre Studie untersuchten die Astronomen den Kugelsternhaufen NGC 6397, der zu den erdnächsten Haufen dieser Art zählt und nur rund 7.200 Lichtjahre von uns entfernt ist. Cool hatte zusammen mit Kollegen bereits 1998 die ersten drei Weißen Zwerge mit Heliumkern in diesem Haufen entdeckt, später wurden drei weitere aufgespürt. Die Hubble-Beobachtungen lieferten nun 18 zusätzliche Exemplare.

"Dies ist das erste Mal, dass Weiße Zwerge mit Heliumkern zusammen mit anderen Weißen Zwergen in einem Kugelsternhaufen aufgespürt wurden", erläutert Cool die Bedeutung des Fundes. "Durch die große Zahl können wir nun Aussagen über die Masse und Art der Begleitsterne machen und auch über ihre Verbreitung in dem Kugelsternhaufen."

Doppelsterne spielen bei der Dynamik von Kugelsternhaufen eine wichtige Rolle, da sie dem Haufenzentrum Energie zuführen. Dies würde helfen, so die Annahme der Forscher, etwa die Entstehung von Schwarzen Löchern in Kugelsternhaufen zu verhindern. Cool errechnete, das ein bis fünf Prozent der Sterne in NGC 6397 ihr Leben als Weißer Zwerg mit Heliumkern und Begleiter beenden werden - ein Wert, der für theoretische Modelle über die Dynamik des Kugelsternhaufens wichtig ist. "Es mag sich nicht nach vielen Sternen anhören", so Cool, "aber man benötigt nicht viele Doppelsterne, um Schwung in die Sache zu bringen."

Eine Beobachtung ist den Astronomen aber noch ein Rätsel: Trotz der Empfindlichkeit des Hubble-Weltraumteleskops haben sie keine sehr leuchtschwachen Weißen Zwerge mit Heliumkern entdeckt. "Vielleicht kühlen diese Weißen Zwerge aber so langsam ab, dass sie noch gar keine Zeit dazu hatten, leuchtschwach zu werden", spekuliert Cool. Eine andere Möglichkeit wäre, dass die Doppelsternsysteme mit den ältesten Weißen Zwergen mit Heliumkern durch Wechselwirkungen mit anderen Sternen des Haufens zerstört worden sind.

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siehe auch
Kugelsternhaufen: Wenn Weiße Zwerge einen Kick bekommen - 5. Dezember 2007
Hubble Heritage: Blick ins Zentrum von NGC 6397 - 12. August 2003
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