Ein internationales Astronomenteam unter Leitung von Professor Martin Barstow von der University of Leicester, dem gewählten nächsten Präsidenten der Royal Astronomical Society, hat ein Jahrzehnte altes Weltraumrätsel gelöst. Das Team entwickelte eine neue Theorie darüber, wie kollabierte Sterne verschmutzt werden – eine Theorie, die auf ein unheilvolles Schicksal hinweist, das den Planeten Erde erwartet.
Wissenschaftler der University of Leicester und der University of Arizona untersuchten heiße, junge Weiße Zwerge – die superdichten Überreste von sonnenähnlichen Sternen, die ihren Brennstoff verbraucht haben und auf ungefähr Erdgröße kollabiert sind. Ihre Forschungsarbeit wird im Journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vorgestellt, veröffentlicht von der Oxford University Press.
Es ist bekannt, dass die Atmosphären vieler heißer Weißer Zwerge (hauptsächlich aus reinem Wasserstoff oder reinem Helium bestehend) durch andere Elemente wie Kohlenstoff, Silizium und Eisen verschmutzt sind. Nicht bekannt waren jedoch die Ursprünge dieser Elemente, die in astronomischer Hinsicht als „Metalle“ bezeichnet werden.
„Die genaue Herkunft der Metalle war ein Rätsel und extreme Unterschiede in ihren Häufigkeiten bei verschiedenen Sternen konnten nicht erklärt werden“, sagte Professor Barstow, Vizekanzler der University of Leicester, dessen Tochter Jo, eine Co-Autorin der Studie, im Rahmen einer Sommeranstellung an der University of Leicester an seiner Forschungsarbeit mitarbeitete. Sie ist jetzt nach Oxford gegangen, um als Astronomin Exoplaneten zu erforschen.
Man vermutete, dass dieses Material durch die intensive Strahlung aus tieferen Schichten des Sterns emporgehoben wurde“, sagte Professor Barstow. Jetzt haben die Wissenschaftler entdeckt, dass viele der Sterne Anzeichen für eine Kontamination durch Gesteinsmaterial zeigen, den Überbleibseln eines Planetensystems.
Die Wissenschaftler untersuchten 89 Weiße Zwerge mit dem Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, einem Weltraumteleskop, um ihre Spektren (Auffächerung des Lichts nach seiner Farbe) zu erhalten. Darin können die „Fingerabdrücke“ von Kohlenstoff, Silizium, Phosphor und Schwefel nachgewiesen werden, wenn diese Elemente in der Atmosphäre vorhanden sind. „Wir fanden heraus, dass das Verhältnis zwischen Silizium und Kohlenstoff in Sternen mit verschmutzten Atmosphären dem in Gesteinsmaterial beobachteten Verhältnis entsprach. Das Verhältnis ist viel größer als in Sternen oder interstellarem Gas.
„Die neue Arbeit lässt darauf schließen, dass etwa ein Drittel aller heißen Weißen Zwerge auf diese Weise kontaminiert sind, wobei die Überreste höchstwahrscheinlich in der Form kleiner Gesteinsplaneten vorliegen. Das spricht dafür, dass ein vergleichbarer Anteil von Sternen wie unserer Sonne und etwas massereicheren Sternen wie Vega und Fomalhaut Systeme mit terrestrischen Planeten aufbauen. Diese Arbeit ist eine Art Himmelsarchäologie, bei der wir die „Ruinen“ von Gesteinsplaneten und/oder ihren Bausteinen untersuchen, welche dem Niedergang des Hauptsterns folgten.“
„Das Rätsel der Zusammensetzung dieser Sterne ist ein Problem, das wir seit mehr als 20 Jahren zu lösen versucht haben. Es ist aufregend zu erkennen, dass sie die Überbleibsel planetarer Systeme – möglicherweise ihrer eigenen – schlucken. Weitere Nachfolgeforschungen werden uns etwas über die Zusammensetzung von Gesteinsplaneten verraten können, die andere Sterne umkreisen“, sagte Professor Barstow. Die Studie weist auch auf das endgültige Schicksal der Erde in Milliarden Jahren hin: Sie wird als Kontamination innerhalb des Weißen Zwergs enden, den unsere Sonne zurücklassen wird.
Abhandlung: „Evidence for an external origin of heavy elements in hot DA white dwarfs“ von M. A. Barstow, J. K. Barstow, S. L. Casewell, J. B. Holberg und I. Hubeny
(THK)
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