Hubble findet Anzeichen für Gesteinstrümmer in den Atmosphären zweier Weißer Zwerge

Künstlerische Darstellung der Scheibe aus Gesteinstrümmern um einen Weißen Zwerg. (NASA, ESA, STScI, and G. Bacon (STScI))
Künstlerische Darstellung der Scheibe aus Gesteinstrümmern um einen Weißen Zwerg. (NASA, ESA, STScI, and G. Bacon (STScI))

Das Hubble Space Telescope der NASA / ESA hat an einem ungewöhnlichen Ort Anzeichen für erdähnliche Planeten gefunden: in den Atmosphären eines Paares ausgebrannter Sterne in einem nahegelegenen Sternhaufen. Die Weißen Zwerge werden durch Trümmer von asteroidenähnlichen Objekten verunreinigt, die auf sie zustürzen. Den Forschern zufolge lässt diese Entdeckung darauf schließen, dass das Zusammenfügen von Gesteinsplaneten in Sternhaufen häufig geschieht.

Die Sterne – Weiße Zwerge genannt – sind kleine, leuchtschwache Überreste von Sternen wie unserer Sonne und befinden sich rund 150 Lichtjahre entfernt im Hyaden-Sternhaufen im Sternbild Taurus (Stier). Der Sternhaufen ist mit einem Alter von nur 625 Millionen Jahren relativ jung.

Astronomen denken, dass alle Sterne in Sternhaufen entstehen. Die Suche nach Planeten in diesen Sternhaufen war allerdings nicht erfolgreich – von den rund 800 bekannten Exoplaneten umkreisen nur vier Exemplare einen Zentralstern in einem Sternhaufen. Diese Seltenheit könnte an der Natur der Sterne in den Sternhaufen liegen, die jung und aktiv sind und stellare Flares und andere Ausbrüche erzeugen, welche es schwierig machen, sie in Einzelheiten zu untersuchen. Eine neue Studie unter Leitung von Jay Farihi von der University of Cambridge (Großbritannien) beobachtete daher “zurückgezogene” Cluster-Sterne, um nach Anzeichen für Planetenentstehung zu suchen.

Die spektroskopischen Beobachtungen Hubbles identifizierten Silizium in den Atmosphären der beiden Weißen Zwerge, ein wichtiger Bestandteil des Gesteinsmaterials, aus dem die Erde und andere terrestrische Planeten im Sonnensystem bestehen. Dieses Silizium könnte von Asteroiden stammen, die von der Gravitation der Weißen Zwerge auseinandergerissen wurden, als sie den Sternen zu nahe kamen. Die Gesteinstrümmer bildeten wahrscheinlich einen Ring um die toten Sterne, der das Material anschließend nach innen transportierte.

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Video-Link: https://youtu.be/lPRdrX1HCi4

Diese Animation zeigt die Scheibe aus Gesteinstrümmern um einen Weißen Zwerg. (NASA, ESA, STScI, and G. Bacon (STScI))

Die Trümmer, die um die Weißen Zwerge nachgewiesen wurden, sprechen dafür, dass sich terrestrische Planeten bildeten, als diese Sterne entstanden. Nachdem die Sterne kollabierten und zu Weißen Zwergen wurden, könnten überlebende Gasriesen mit ihrer Gravitation Überreste von Asteroidengürteln in sternnahe Umlaufbahnen gebracht haben.

“Wir haben chemische Belege für die Bausteine von Gesteinsplaneten identifiziert”, sagte Farihi. “Als diese Sterne entstanden, bauten sie Planeten auf und es ist wahrscheinlich, dass sie noch einige von ihnen behalten haben. Die von uns beobachteten Anzeichen für felsige Trümmer sind Belege dafür – sie sind mindestens so steinig wie die primitivsten terrestrischen Himmelskörper in unserem Sonnensystem.”

Neben dem Nachweis von Silizium in den Atmosphären der Hyaden-Sterne registrierte Hubble auch geringe Mengen Kohlenstoff. Das ist ein weiterer Hinweis auf die steinige Natur der Trümmer, weil Astronomen wissen, dass der Kohlenstoffgehalt in felsigem, erdähnlichen Material sehr gering sein sollte. Der Fund seiner schwachen chemischen Signatur erforderte Hubbles leistungsfähigen Cosmic Origins Spectrograph (COS), weil die Fingerabdrücke des Kohlenstoffs nur in ultraviolettem Licht registriert werden können, das von bodenbasierten Teleskopen nicht beobachtet werden kann.

“Die Methode über die Verunreinigung von Weißen Zwergen lässt uns die Chemie fester Planeten studieren, was mit anderen Planeten-Nachweismethoden nicht möglich wäre”, sagte Farihi. “Ausgehend von dem Silizium-Kohlenstoff-Verhältnis in unserer Studie können wir beispielsweise sagen, dass dieses Material grundsätzlich erdähnlich ist.”

Die neue Studie deutet darauf hin, dass Asteroiden mit Durchmessern von weniger als 160 Kilometern durch die starken Gezeitenkräfte der Weißen Zwerge auseinandergerissen wurden, bevor sie auf die toten Sterne fielen. Das Team plant weitere Analysen von Weißen Zwergen mit Hilfe derselben Methode, um nicht nur die Zusammensetzung des Gesteins zu identifizieren, sondern auch dessen Ursprungskörper. “Die Eleganz dieser Technik liegt darin, dass wir imstande sein werden zu messen, was immer das Universum anstellt”, sagte Farihi. “Wir benutzen das Sonnensystem als eine Art Karte, aber wir wissen nicht, was im Rest des Universums abläuft. Mit Hubble und seinem leistungsfähigen Ultraviolett-Spektrografen COS und den geplanten, bodenbasierten 30- und 40-Meter-Teleskopen werden wir hoffentlich in der Lage sein, mehr von der Geschichte erzählen zu können.”

Quelle: http://www.spacetelescope.org/news/heic1309/

(THK)

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