Ein internationales Astronomenteam hat ein Jahrzehnte altes Rätsel gelöst und eine extrem heiße Magnetosphäre um einen Weißen Zwerg entdeckt, den Überrest eines sonnenähnlichen Sterns. Die Forschungsarbeit wurde von Dr. Nicole Reindl von der University of Leicester geleitet, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin der Royal Commission 1851. Die Abhandlung wurde am 7. November 2018 in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
Weiße Zwerge sind das Endstadium im Leben von Sternen wie unserer Sonne. Am Ende ihres Lebens stoßen diese Sterne ihre äußeren Atmosphärenschichten ab und lassen einen heißen, kompakten und dichten Kern zurück, der im Laufe von Milliarden Jahren abkühlt. Die Temperatur auf den Oberflächen von Weißen Zwergen beträgt üblicherweise etwa 100.000 Grad Celsius. Zum Vergleich: Die Temperatur auf der Sonnenoberfläche liegt bei rund 5.500 Grad Celsius.
Einige Weiße Zwerge bereiten Wissenschaftlern jedoch Kopfzerbrechen, weil sie Hinweise auf hochgradig ionisierte Metalle zeigen. In der Astronomie beschreibt der Begriff “Metall” jedes Element, das schwerer als Helium ist, und eine starke Ionisierung hier bedeutet, dass alle bis auf die äußeren Elektronen aus ihren Atomen herausgerissen wurden. Dieser Prozess benötigt eine Temperatur von einer Million Grad Celsius – das ist sogar weit mehr als die Temperaturen auf den Oberflächen der heißesten Weißen Zwerge.
Reindls Team nutzte das 3,5-Meter-Teleskop auf dem Calar Alto in Spanien, um einen Weißen Zwerg in Richtung des Sternbildes Triangulum (Dreieck) zu entdecken und zu beobachten. Der Weiße Zwerg trägt die Katalogbezeichnung GALEX J014636.8+323615 und ist etwa 1.200 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Die Analyse des Lichts von dem Weißen Zwerg mithilfe der Spektroskopie, bei der das Licht in seine Farben aufgeteilt wird, offenbarte die Signaturen von hochgradig ionisierten Metallen. Erstaunlicherweise veränderten sich diese Signaturen im Laufe einer Zeitperiode von sechs Stunden – das entspricht derselben Zeitdauer, die der Weiße Zwerg für eine Rotation braucht.
Reindl und ihr Team schlussfolgern, dass das Magnetfeld um den Stern – die Magnetosphäre – Materie einfängt, die von seiner Oberfläche abströmt. Schockwellen innerhalb der Magnetosphäre heizen die Materie dramatisch auf, wobei fast alle Elektronen aus den Metallatomen herausgerissen werden.
“Es ist wie ein Donut aus ultraheißer Materie, der den ohnehin schon sehr heißen Stern umgibt”, erklärte Reindl. “Die Achse des Magnetfeldes des Weißen Zwergs ist gegen seine Rotationsachse geneigt. Das bedeutet, dass die Menge der von uns beobachteten aufgeheizten Materie mit der Rotation des Sterns variiert. Nach Jahrzehnten mit immer mehr Entdeckungen solch eigenartiger Sterne haben wir nun einen Hinweis, woher diese hochgradig ionisierten Metalle stammen”, ergänzte sie. “Die von Schockwellen aufgeheizte Magnetosphäre erklärt ihren Ursprung endlich.”
“Magnetosphären gibt es auch um andere Sterntypen, aber dies ist die erste Entdeckung einer Magnetosphäre um einen Weißen Zwerg”, sagte Reindl. Die Entdeckung könnte weitreichende Auswirkungen haben. “Wir haben das einfach nicht in Betracht gezogen. Ihre Magnetosphären nicht zu berücksichtigen, könnte bedeuten, dass die Messungen anderer grundlegender Eigenschaften von Weißen Zwergen falsch sind, beispielsweise ihre Temperaturen und Massen”, sagte Reindl.
Möglicherweise durchläuft ein Viertel der Weißen Zwerge eine Phase, in der Materie gefangen und auf sehr hohe Temperaturen aufgeheizt wird. Reindl und ihr Team planen jetzt, sie detailliert zu modellieren und ihre Forschungsarbeit auszuweiten, indem sie mehr dieser faszinierenden Objekte untersuchen.
(THK)
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