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WEISSE ZWERGE
Blick auf die Zukunft des Sonnensystems?
von Stefan Deiters
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4. Mai 2012

Astrophysiker der englischen University of Warwick haben vier Weiße Zwergsterne entdeckt, die alle von Staub umgeben sind, der offenbar von zerstörten Gesteinsplaneten mit einer ganz ähnlichen Zusammensetzung wie die Erde stammt. Der Fund könnte somit einen Blick in die ferne Zukunft unseres Sonnensystems erlauben, in der auch die Sonne zu einem Weißen Zwergstern werden wird.

Weißer Zwerg

So könnte es rund um einen der Weißen Zwerge aussehen, den die Astronomen jetzt entdeckt haben. Bild: Mark A. Garlick / space-art.co.uk / University of Warwick

Während einer gründlichen Kartierung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphären von Weißen Zwergsternen haben Astronomen auch vier Weiße Zwerge entdeckt, die etwas Besonderes zu sein scheinen. Der Staub um diese Sterne besteht nämlich größtenteils aus den Elementen Sauerstoff, Magnesium, Eisen und Silizium und damit genau aus den vier Elementen, die etwa 93 Prozent unserer Erde ausmachen. Außerdem konnten sie in dem Staub noch einen sehr geringen Anteil von Kohlenstoff nachweisen - auch dies eine verblüffende Ähnlichkeit mit der Erde und den anderen Gesteinsplaneten des Sonnensystems.

Erstmals, so die Astronomen, sei in den Atmosphären von Weißen Zwergen, die offenbar durch Trümmerteile verschmutzt worden sind, ein so niedriger Anteil von Kohlenstoff nachgewiesen worden. Dies sei nicht nur ein eindeutiger Beweis dafür, dass diese Sterne einmal von mindestens einem Gesteinsplaneten umrundet wurden, der inzwischen nicht mehr existiert, sondern könnte auch einen Hinweis auf die letzte Phase vor der Zerstörung dieser Welten liefern.

Bei Weißen Zwergen handelt es sich um die Endphase im nuklearen Leben eines sonnenähnlichen Sterns: Der nukleare Brennstoff im Inneren ist verbraucht, die äußeren Hüllen sind ins All abgeblasen und es ist nur noch ein heißer und sehr kompakter Kern aus prozessierter Materie übrig. Die Atmosphäre von Weißen Zwergen besteht hauptsächlich aus Wasserstoff oder Helium oder beidem.

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Schwere Elemente, die in diese Atmosphäre geraten, sinken aufgrund der hohen Anziehungskraft innerhalb kurzer Zeit ins Innere des Sterns und sollten damit schon nach wenigen Tagen nicht mehr beobachtet werden können. Die Astronomen vermuten deshalb, dass sie Zeuge davon geworden sind, wie die Reste von zerstörten Planeten mit einer Rate von bis zu einer Millionen Kilogramm pro Sekunde auf die Weißen Zwerge hinabregnen.

Als besonders interessant erwies sich ein Weißer Zwerg mit der Bezeichnung PG0843+516, da sich bei ihm verhältnismäßig viel Eisen, Nickel und Schwefel in der Atmosphäre nachweisen ließ. Diese Elemente finden sich vor allem in den Kernen von größeren Gesteinsplaneten, so dass die Wissenschaftler vermuten, dass dieser spezielle Weiße Zwerg gerade Teile des Kerns eine Planeten verschlingt, der einmal so groß war, dass sich nach seiner Entstehung eine innere Struktur aus Kruste, Mantel und Kern wie bei der Erde ausbilden konnte.

"Was wir hier bei diesen Weißen Zwergen in einigen Hundert Lichtjahren Entfernung sehen, könnte eine Art Schnappschuss der fernen Zukunft der Erde sein", so Professor Boris Gänsicke von der University of Warwick, der Leiter der Studie. Über ihre Resultate berichten die Wissenschaftler auch in einem Fachartikel in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Wenn Sterne wie unsere Sonne, das Ende ihres Lebens erreichen, blähen sie sich zu Roten Riesen auf, sobald ihr nuklearer Brennstoff im Kern erschöpft ist. Wenn dies in unserem Sonnensystem in einigen Milliarden Jahren passiert, wird die Sonne die inneren Planeten Merkur und Venus verschlingen."

Ob die Erde diesem Schicksal entkommt, lässt sich noch nicht sagen. Nur eines ist sicher: Die Erde wird sich während der Roten Riesenphase auf jeden Fall sehr nahe an der Oberfläche der aufgeblähten Sonne befinden und deswegen, wenn sie nicht von der Sonne verschluckt wird,  zumindest eine absolute Gluthölle sein. "Wenn sich unsere Sonne dann in einen Weißen Zwerg verwandelt, wird sie große Teile ihrer Masse verlieren und alle Planeten werden deswegen nach außen wandern", so Gänsicke weiter.

"Dies könnte ihre Bahnen destabilisieren und zu Kollisionen führen, ganz wie in der Frühphase des Sonnensystems. Dabei könnten sogar ganze Gesteinsplaneten zerstört werden und große Mengen an Asteroiden entstehen, von denen einige eine Zusammensetzung haben, die der von Planetenkernen gleicht", erläutert der Astronom. "In unserem Sonnensystem wird Jupiter diese Entwicklung unbeschadet überstehen und dann alte und neue Asteroiden in Richtung des Weißen Zwergs lenken."

Die Forscher halten es daher für nicht unwahrscheinlich, dass sie im Falle von PG0843+516 gerade beobachten, wie ein Fragment aus Kernmaterial eines zerstörten Gesteinsplaneten auf den Weißen Zwergstern hinabregnet. Für ihre Studie hatten die Astronomen mehr als 80 Weiße Zwergsterne mit dem Cosmic Origins Spectrograph des Weltraumteleskops Hubble untersucht. 

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siehe auch
Extrasolare Planeten: Planetenkollision in fernem Sonnensystem? - 17. August 2011
Spitzer: Planetensysteme um tote Sonnen? - 20. April 2009
Spitzer: Was tote Sterne über Planetenentstehung verraten - 6. Januar 2009
Links im WWW
University of Warwick
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
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