Blick ins Innere eines Weißen Zwergs

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Bildquelle: University of Warwick/Mark Garlick

Außergewöhnliches Doppelsystem könnte künftig wichtige Erkenntnisse über Supernovae liefern.

Ein internationales Forscherteam hat einen pulsierenden Weißen Zwergstern in einem bedeckungsveränderlichen Doppelsystem entdeckt. Das ungewöhnliche System ermöglicht den Forschern die bislang genaueste Bestimmung der Masse und der Größe des Weißen Zwergs – und liefert damit zugleich Erkenntnisse über seinen inneren Aufbau, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

„Weiße Zwerge sind die ausgebrannten Kerne sonnenähnlicher Sterne“, erläutern Steven Parsons von der University of Sheffield in Großbritannien und seine Kollegen die Bedeutung dieser Klasse von Sternen. „Etwa 97 Prozent aller Sterne der Milchstraße enden als Weißer Zwerg.“ Von besonderer Bedeutung sind für die Astronomen Doppelsterne aus zwei Weißen Zwergen – denn wenn diese nach Jahrmilliarden kollidieren, können sie als Supernovae explodieren oder Gravitationswellen auslösen.

Doch was genau bei einer Verschmelzung zweier Weißer Zwerge geschieht, hängt entscheidend von ihrem inneren Aufbau ab – und darüber wissen die Astronomen bislang wenig. Hinweise auf die innere Struktur können die Forscher einerseits aus dem Zusammenhang von Masse und Größe eines Weißen Zwergs erhalten, andererseits aus den Perioden von Schwingungen eines Weißen Zwergs. Doch Weiße Zwerge, bei denen sich beides mit hoher Genauigkeit messen lässt, sind rar: Bislang war nur ein einziges Beispiel bekannt, bei dem sich der innere Aufbau jedoch bereits aus theoretischen Modellen gut bestimmen lässt.

Parsons und seine Kollegen berichten jetzt von der Entdeckung eines doppelten Weißen Zwergs, bei dem sich die Sterne auf ihren Umlaufbahnen von der Erde aus gesehen regelmäßig gegenseitig bedecken. Ein solches bedeckungsveränderliches System ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung von Masse und Größe – die zudem unabhängig von theoretischen Modellen ist. Zudem ist einer der beiden Zwergsterne pulsationsveränderlich. Das mache das System zu einem mächtigen Werkzeug für die empirische Bestimmung der inneren Zusammensetzung Weißer Zwerge, so die Forscher.

Der pulsierende Weiße Zwerg bringt 0,362 Sonnenmassen auf die Waage und hat dabei einen Durchmesser von 30.000 Kilometern. Für einen Weißen Zwerg dieser Masse sagen theoretische Modelle einen Kern aus reinem Helium voraus – doch dazu sei der Stern um etwa zehn Prozent zu klein, so die Forscher. Parsons und seine Kollegen sehen zwei Möglichkeiten: Entweder der Weiße Zwerg besitze einen Hybridkern aus Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff, oder zwar doch einen Kern aus Helium, darüber aber nur eine ungewöhnlich dünne Hülle aus Wasserstoff. Prinzipiell sei es möglich, über die Pulsationsperioden des Weißen Zwergs zwischen beiden Modellen zu unterscheiden. Doch dazu reichen die bisherigen Messdaten über die Pulsationen nicht aus – weitere Beobachtungen sind also notwendig.

 

Quelle: https://doi.org/10.1038/s41550-020-1037-z

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