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WEISSE ZWERGE
Magnetfelder sorgen für heiße Umgebung
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Eberhard Karls Universität Tübingen
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7. November 2018

Ein Astronomen-Team hat mithilfe des 3,5-Meter-Teleskops auf dem Calar Alto erstmals eine Magnetosphäre um einen Weißen Zwergstern entdeckt. Der Fund kann das Rätsel lösen, warum um diese Überreste sonnenähnlicher Sterne offenbar manchmal Temperaturen herrschen, die weit über der Temperatur der Objekte selbst liegen: Das Magnetfeld ist Schuld.

Weißer Zwerg

Künstlerische Darstellung des Weißen Zwergs GALEXJ014636.8+323615 (weiß) und seiner Magnetosphäre, in der ultra-heißes Gas (violett) innerhalb eines Magnetfeldes (grün) gefangen ist. Bild: Nicole Reindl [Großansicht]

Ein internationales Astronomen-Team hat erstmals eine sogenannte Magnetosphäre um einen Weißen Zwerg entdeckt, den Überrest eines Sterns vergleichbar unserer Sonne. In dem Magnetfeld um den Stern befindet sich ein extrem heißes Gas. Dies löst ein Jahrzehnte altes Rätsel: Nun kann sich die Forschung erklären, wie im Umfeld mancher Weißer Zwerge Prozesse ablaufen können, für die sehr hohe Temperaturen notwendig sind. An der Studie war Professor Klaus Werner vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen beteiligt, geleitet wurde sie von der ehemaligen Tübingerin Dr. Nicole Reindl an der Universität von Leicester.

Weiße Zwerge sind die Überreste sonnenähnlicher Sterne, im Endstadium ihres Daseins. In der letzten Lebensphase stoßen sie ihre äußere Hülle ab und hinterlassen einen heißen, kompakten und dichten Kern, der über Jahrmilliarden hinweg abkühlt. Die Temperatur auf ihren Oberflächen beträgt typischerweise 100.000 Grad Celsius ‒ zum Vergleich: die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5500 Grad Celsius.

Einige Weiße Zwerge gaben bislang Rätsel auf: Sie zeigten Anzeichen hoch ionisierter gasförmiger Metalle. Mit "Metallen" werden in der Astronomie alle Elemente schwerer als Helium bezeichnet. Eine hohe Ionisation bedeutet, dass sich nur noch ein Elektron in ihren äußeren Atomhüllen befindet, alle anderen wurden abgestreift. Für diesen Prozess ist eine Temperatur von einer Million Grad Celsius notwendig, also weit mehr als die Oberflächentemperatur der heißesten Weißen Zwerge.

In ihrer Studie hatte die Forschungsgruppe mit einem 3,5-Meter-Teleskop auf dem Calar Alto in Spanien einen Weißen Zwerg im Sternbild Dreieck entdeckt und beobachtet – er wurde unter dem Namen GALEXJ014636.8+323615 katalogisiert und ist 1200 Lichtjahre entfernt. Bei der Spektroskopie seines Lichts traten die Signaturen hoch ionisierter Metalle zu Tage. Erstaunlicherweise veränderten sich diese über eine Zeitspanne von sechs Stunden hinweg, das ist exakt die Zeit, die der Weiße Zwerg für eine Drehung um seine eigene Achse braucht.

Aus ihren Beobachtungen konnten die Forscher schließen, dass der Stern von einem Magnetfeld umgeben ist. Diese fängt gasförmiges Material ab, das von seiner Oberfläche abströmt. Stoßwellen innerhalb dieser sogenannten Magnetosphäre heizen das Material drastisch auf und streifen somit fast alle Elektronen von den Metallatomen ab. "Man kann sich die Gashülle als eine Art Donut aus ultra-heißem Material vorstellen, der den sowieso schon heißen Stern umgibt", erklärt Reindl. Die Achse des Magnetfelds sei dabei relativ zur Rotationsachse des Sterns verkippt, die Menge des durch die Stoßwelle geheizten Materials, das wir sehen, würde sich also mit der Drehung des Sterns verändern.

In den vergangenen 20 Jahren seien immer mehr dieser merkwürdigen Sterne mit hoch ionisierten Metallen gefunden wurden, ohne dass die Forschung einen Anhaltspunkt dafür hatte, woher diese kamen, erklärt die Wissenschaftlerin. "Unser Modell einer durch Stoßwellen geheizten Magnetosphäre erklärt nun endlich ihren Ursprung."

Magnetosphären wurden auch um andere Sterntypen gefunden, aber dies ist die erste Beobachtung einer solchen Umgebung um einen Weißen Zwerg. Die Entdeckung könnte weitreichende Konsequenzen haben. "Die Forschung hat das bisher einfach nicht berücksichtigt", unterstreicht Werner. "Das könnte bedeuten, dass Messungen anderer Eigenschaften Weißer Zwerge bisher stark verfälscht waren, etwa deren Temperatur und Masse."

In der Tat könnte ein Viertel aller Weißen Zwerge eine solche Entwicklungsphase durchlaufen, in der Material in einer Magnetosphäre gefangen und super-geheizt wird, vermuten die Wissenschaftler. Das Team plant nun, dieses Phänomen im Detail zu modellieren und weitere dieser faszinierenden Objekte zu erforschen.

Über ihre Beobachtungen berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen ist.

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siehe auch
FUSE: Heißester Weißer Zwerg entdeckt - 12. Dezember 2008
Sterne: Das Geheimnis der wasserstofflosen Zwerge - 11. September 2007
Weiße Zwerge: Der Stern, der vor 100 Jahren starb - 29. Juni 2004
Links im WWW
Fachartikel in den Monthly Notices
Eberhard Karls Universität Tübingen
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