Künstlerische Darstellung der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge. (Universität Warwick/Mark Garlick) Astronomen haben einen Weißen Zwerg gefunden, der einst aus zwei Weißen Zwergen bestand. Das Sternenpaar verschmolz vor etwa 1,3 Milliarden Jahren zu einem. Der resultierende Stern mit dem Namen WDJ0551+4135 ist etwa 150 Lichtjahre entfernt.
A weißer Zwerg ist der Endzustand von Sternen wie unserer Sonne. Sobald sie ihren Kernbrennstoff verbraucht haben, stoßen sie ihre äußere Materie aus.
Übrig bleibt eine unbeschreiblich dichte Ansammlung von Materie, ohne dass eine Fusion stattfindet. Seine Leuchtkraft entsteht durch die gespeicherte Wärmeenergie.
Dieser Weiße Zwerg ist anders als andere. Normalerweise enthält die Atmosphäre eines Weißen Zwergs nicht viel Kohlenstoff. Aber WDJ0551+4135 hat eine Atmosphäre mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt. Außerdem ist er viel massereicher als ein typischer Weißer Zwerg.
Künstlerische Darstellung der Verschmelzung zweier Weißer Zwerge. (Universität Warwick/Mark Garlick)
Beide Eigenschaften fielen den Astronomen auf, die hinter einer neuen Studie standen, in der die Entdeckung bekannt gegeben wurde.
Der leitende Forscher der Studie ist Dr. Mark Hollands vom Fachbereich Physik der University of Warwick. Die Studie trägt den Titel „ Ein ultramassereicher Weißer Zwerg mit einer gemischten Wasserstoff-Kohlenstoff-Atmosphäre als wahrscheinliches Überbleibsel der Fusion .' Es ist in der Ausgabe vom 2. März veröffentlicht Naturastronomie .
Bevor ein Stern zum Weißen Zwerg wird, durchläuft er eine roter Riese Phase. Wenn der Rote Riese nicht genug Masse hat, um Kohlenstoff zu verschmelzen, sammeln sich Kohlenstoff und Sauerstoff in einer Masse im Zentrum des Sterns.
Wenn der Stern seine äußeren Schichten abwirft, hinterlässt er schließlich nur noch einen Überrest, den Weißen Zwerg. Die meisten Zwerge bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff, obwohl es auch andere Arten gibt.
Aber normalerweise ist dieser Kohlenstoff nicht sichtbar. Normalerweise wird es durch eine dicke Heliumschicht blockiert. In ihrer Studie nutzte das Team das William-Herschel-Teleskop, um den Weißen Zwerg spektroskopisch zu untersuchen. Das zeigte, dass die Atmosphäre einen ungewöhnlich hohen Kohlenstoffgehalt hatte, was nicht möglich sein sollte.
„Dieser Stern stach als etwas heraus, was wir noch nie zuvor gesehen hatten.“ „Man könnte erwarten, eine äußere Schicht aus Wasserstoff zu sehen, manchmal gemischt mit Helium, oder einfach nur eine Mischung aus Helium und Kohlenstoff“, sagte Hauptautor Hollands in einem Pressemitteilung .
„Man erwartet nicht, dass diese Kombination aus Wasserstoff und Kohlenstoff gleichzeitig auftritt, da sich dazwischen eine dicke Heliumschicht befinden sollte, die dies verhindert.“ Als wir es uns ansahen, ergab es keinen Sinn.'
Sternmäßig gesehen sind die meisten Weißen Zwerge nicht so massereich. Sie sind normalerweise etwa 0,6-mal so massereich wie unsere Sonne.
Aber WDJ0551+4135 ist anders. Seine Masse ist mit 1,14 Sonnenmassen fast doppelt so groß wie die eines typischen Weißen Zwergs. Für ein Objekt mit dieser Masse ist er immer noch äußerst kompakt, genau wie andere Weiße Zwerge. Es beträgt nur etwa zwei Drittel des Durchmessers der Erde.
Auch seine Geschwindigkeit durch den Weltraum stimmt nicht mit der anderer Weißer Zwerge überein. Astronomen verwenden den Begriff „lokaler Ruhestandard“, um die mittlere Bewegung der Materie in der Milchstraße zu beschreiben. Sie liegt zwischen 202 und 241 km/s.
Aber WDJ0551+4135 bewegt sich mit 129 ± 5 km/s relativ zum örtlichen Ruhestandard, viel schneller als andere Materie.
Da sich ältere Sterne schneller bewegen als junge, da sie beide die Milchstraße umkreisen, muss dieser Weiße Zwerg älter sein. Tatsächlich bedeutet seine hohe Geschwindigkeit, dass er schneller ist als 99 Prozent der anderen Weißen Zwerge in der Galaxie.
In ihrer Studie sagen die Autoren: „Wir haben festgestellt, dass diese Geschwindigkeit im 99. Perzentil der dreidimensionalen (3D) Geschwindigkeitsverteilung nahegelegener Weißer Zwerge mit ähnlichen absoluten Helligkeiten liegt.“ Da die Streuung der Sterngeschwindigkeit mit dem Alter des Systems zunimmt, könnte die schnelle Kinematik von WD J0551+4135 auf ein Systemalter hinweisen, das viel älter ist, als allein aufgrund der Abkühlung des Weißen Zwergs vermutet wird.“
Alle drei Eigenschaften unterscheiden ihn von anderen Weißen Zwergen: seine Geschwindigkeit/Alter, seine Masse und sein sichtbarer Kohlenstoff.
„Wir haben eine Zusammensetzung, die wir nicht durch normale Sternentwicklung erklären können, eine Masse, die doppelt so groß ist wie die durchschnittliche Masse eines Weißen Zwergs, und ein kinematisches Alter, das älter ist als das aus der Abkühlung abgeleitete Alter“, sagte Hollands.
„Wir sind uns ziemlich sicher, wie ein Stern einen Weißen Zwerg bildet, und das sollte nicht der Fall sein.“ „Die einzige Möglichkeit, es zu erklären, ist, wenn es durch die Verschmelzung zweier Weißer Zwerge entstanden ist.“
Künstlerische Darstellung kollidierender Weißer Zwerge. (CfA)
Der verschmolzene Zwerg ist wahrscheinlich das Ergebnis einer Milliarden Jahre dauernden Sternentwicklung in einem Doppelsternsystem. Einer der Sterne erreicht die Phase des Roten Riesen vor seinem Partner, dehnt sich aus und umhüllt den Partner. Während der erste Stern dann schrumpft, rückt die Umlaufbahn zwischen den beiden näher. Dann durchläuft der zweite Stern seine Phase des Roten Riesen, wobei er sich ausdehnt und den anderen einhüllt.
Es dauert Milliarden von Jahren, aber irgendwann Gravitationswelle Die Emission lässt die Umlaufbahn noch weiter schrumpfen. Das Ende ist in Sicht, vielleicht auch die Hochzeit, und wenn die Umlaufbahn ausreichend schrumpft, verschmelzen die Sterne zu einem.
Astronomen haben die Existenz verschmolzener Weißer Zwerge vorhergesagt, aber dieser übertrifft immer noch alle Erwartungen. Sie sagen voraus, dass Verschmelzungen zwischen zwei unterschiedlich großen Weißen Zwergen stattfinden sollten. Aber WDJ0551+4135 scheint eine Fusion zwischen Zwergen ähnlicher Größe zu sein.
Es gibt eine obere Massengrenze für Weiße Zwerge, selbst für ein Paar, das verschmolzen ist. Wenn das resultierende Sternobjekt ausreichend massereich ist, wird es als explodieren thermisch außer Kontrolle geratene Supernova .
Astrophysiker gehen davon aus, dass die Grenze bei etwa 1,4 Sonnenmassen liegt, sind sich aber nicht sicher. Es ist möglich, dass Objekte mit weniger als 1,4 Sonnenmassen als Supernovae explodieren. Mit 1,14 Sonnenmassen hilft dieser Weiße Zwerg Astrophysikern, die obere Massengrenze zu verstehen.
Wissenschaftler können das Alter eines Weißen Zwergs anhand seiner Temperatur ermitteln. Weiße Zwerge erzeugen keine Wärme, da keine Fusion mehr stattfindet. Sie ähneln eher Glut als Sternen, und indem sie die Abkühlung des Sterns überwachen, können sie sein Alter bestimmen.
Doch wenn zwei Weiße Zwerge verschmelzen, beginnt der Abkühlungsprozess von neuem.
Es gibt keine genaue Möglichkeit, das Alter dieses Exemplars zu bestimmen, und die beiden Weißen Zwerge könnten vor ihrer Verschmelzung mehrere Milliarden Jahre lang Weiße Zwerge gewesen sein. Dennoch gehen die Forscher davon aus, dass die Fusion selbst vor etwa 1,3 Milliarden Jahren stattgefunden hat.
„Es gibt nicht so viele Weiße Zwerge dieser Masse, obwohl es mehr sind, als man erwarten würde, was darauf hindeutet, dass einige von ihnen wahrscheinlich durch Fusionen entstanden sind“, sagte Hollands.
„In der Zukunft können wir möglicherweise eine Technik namens verwenden Asteroseismologie um aus seinen Sternpulsationen etwas über die Kernzusammensetzung des Weißen Zwergs zu erfahren, was eine unabhängige Methode wäre, um zu bestätigen, dass dieser Stern aus einer Verschmelzung entstanden ist.“
„Der vielleicht aufregendste Aspekt dieses Sterns ist, dass es ihm fast nicht gelungen sein muss, als Supernova zu explodieren – diese gigantischen Explosionen sind wirklich wichtig für die Kartierung der Struktur des Universums, da sie über sehr große Entfernungen hinweg entdeckt werden können“, sagte er Hollands.
„Allerdings besteht weiterhin große Unsicherheit darüber, welche Sternsysteme es bis zur Supernova-Stufe schaffen.“ So seltsam es auch klingen mag: Die Messung der Eigenschaften dieser „gescheiterten“ Supernova und zukünftiger Doppelgänger verrät uns viel über die Wege zur thermonuklearen Selbstvernichtung.“
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .