Ultraheißes Gas um Überreste von sonnenähnlichen Sternen herum

Ein internationales Team von Astronomen hat ein jahrzehntelanges Rätsel gelöst und eine extrem heiße Magnetosphäre um einen Weißen Zwerg entdeckt, einen Überrest eines Sterns wie unserer Sonne. Die Arbeit wurde von Dr. Nicole Reindl, Research Fellow der Royal Commission 1851, mit Sitz an der University of Leicester, geleitet und wird heute (7. November) in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.

Weiße Zwerge sind die letzte Stufe im Leben von Sternen wie unserer Sonne. Am Ende ihres Lebens werfen diese Sterne ihre äußere Atmosphäre aus und hinterlassen einen heißen, kompakten und dichten Kern, der über Milliarden von Jahren kühlt. Die Temperatur auf ihren Oberflächen liegt typischerweise bei etwa 100.000 Grad Celsius (im Vergleich dazu beträgt die Oberfläche der Sonne 5500 Grad).

Einige Weiße Zwerge fordern die Wissenschaftler heraus, da sie Beweise für hochionisierte Metalle zeigen. In der Astronomie beschreiben Metalle jedes Element, das schwerer ist als Helium, und hohe Ionisation bedeutet hier, dass alle bis auf eines der äußeren Elektronen, die normalerweise in ihren Atomen vorhanden sind, entfernt wurden. Dieser Prozess benötigt eine Temperatur von 1 Million Grad Celsius, die weit über der Oberfläche selbst der heißesten Weißen Zwerge liegt.

Mit dem 3,5 Meter hohen Calar Alto-Teleskop in Spanien entdeckte und beobachtete Reindl’s Team einen Weißen Zwerg in Richtung Sternbild Triangulum, katalogisiert als GALEXJ01463636.8+323615, 1200 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Die Analyse des Lichts des Weißen Zwerges mit einer so genannten Spektroskopie, bei der das Licht in seine Grundfarben gestreut wird, ergab die Signaturen hochionisierter Metalle. Interessanterweise variierten diese über einen Zeitraum von sechs Stunden – und das bei gleichzeitiger Rotation des Weißen Zwerges.

Reindl und ihr Team kommen zu dem Schluss, dass das Magnetfeld um den Stern – die Magnetosphäre – das von seiner Oberfläche fließende Material einfängt. Schocks in der Magnetosphäre erwärmen das Material dramatisch und entfernen fast alle Elektronen von den Metallatomen.

„Es ist wie ein Donut aus ultraheißem Material, der den ohnehin schon sehr heißen Stern umgibt“, erklärt Reindl.

„Die Achse des Magnetfeldes des Weißen Zwerges ist von seiner Drehachse geneigt. Das bedeutet, dass die Menge an stoßerwärmtem Material, die wir sehen, mit der Drehung des Sterns variiert.

Nach Jahrzehnten, in denen wir immer mehr dieser obskuren Sterne gefunden haben, ohne eine Ahnung zu haben, woher diese hochionisierten Metalle kommen“, fährt sie fort, „erklärt unser schockerwärmtes Magnetosphärenmodell endlich ihren Ursprung“.

Magnetosphären finden sich in der Nähe anderer Sternarten, aber dies ist der erste Bericht von einem um einen Weißen Zwerg herum. Die Entdeckung könnte weitreichende Folgen haben. „Wir haben das einfach nicht berücksichtigt“, gibt Reindl zu. „Das Ignorieren ihrer Magnetosphären könnte bedeuten, dass Messungen anderer grundlegender Eigenschaften von Weißen Zwergen falsch sind, wie ihrer Temperaturen und Massen.“

Es kann sein, dass ein Viertel der Weißen Zwerge eine Phase des Fangens und Überhitzens von Material durchläuft. Reindl und ihr Team planen nun, sie im Detail zu modellieren und ihre Forschung zu erweitern, indem sie mehr von diesen faszinierenden Objekten untersuchen.

Mehr Informationen:
Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society: Briefe (2018). DOI: 10.1093/mnrasl/sly191

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