Robert Klatt
Der Weiße Zwergstern Janus „blinkt“ im Abstand von 15 Minuten, weil er eine Hemisphäre aus Helium und eine aus Wasserstoff besitzt. Bisher konnten die Astronomen dieses einmalige Phänomen noch nicht erklären.
Pasadena (U.S.A.). Die Sonne der Erde wird in etwa fünf Milliarden Jahren ihren Kernbrennstoff aufbrauchen und sich dann zu einem Roten Riesenstern aufblähen. Anschließend fällt dieser zu einem Weißen Zwergstern zusammen, der sich laut Ilaria Caiazzo vom California Institute of Technology (Caltech) über Jahrmilliarden langsam abkühlt.
„Weiße Zwerge sind extrem dichte Überreste ganz normaler Sterne wie unserer Sonne. Eine Masse, so groß wie die unserer Sonne, ist bei ihnen in ein Objekt gepresst, dass etwa so groß ist wie die Erde.“
Alle bisher entdeckten Weißen Zwergsterne haben einen sehr geringe, nicht schwankende Leuchtkraft. Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Nature haben Astronomen um Caiazzo nun in 1.300 Lichtjahren Entfernung einen ungewöhnlichen Weißen Zwergstern mit zwei „Gesichtern“ entdeckt.
Normalerweise verändert sich die Oberfläche eines Weißen Zwerges im Abkühlungsprozess durch die Gravitation. Es ist ein bekannt, dass Weiße Zwerge, deren Oberflächentemperatur weniger als 30.000 Grad Celsius beträgt, eine stark von Helium geprägte Oberfläche aufweisen. Es wird daher angenommen, dass einige Weiße Zwerge, die bei Temperaturen über 30.000 Grad eine Oberfläche aufweisen, die scheinbar von Wasserstoff dominiert wird, zu einer heliumdominierten Atmosphäre wechseln, sobald ihre Temperatur unter diesen Wert fällt.
Der soeben entdeckte Weiße Zwergstern ZTF?J203349.8+322901.1, bekannt unter dem symbolischen Namen Janus nach dem zwei-gesichtigen römischen Gott, besitzt hingegen eine Hemisphäre aus Helium und eine Hemisphäre aus Wasserstoff, was dazu führt, dass der Stern bei Beobachtungen im Abstand von 15 Minuten zu blinken scheint.
Entdeckt wurde der Weiße Zwergstern Janas mit dem Zwicky Transient Facility am Observatorium auf Mount Palomar in Kalifornien. Die Anlage scannt den Nachthimmel auf signifikante, temporäre Helligkeitsschwankungen von Sternen. Janus stach hervor mit seiner extremen, 15-minütigen Helligkeitsvariation, ein untypisches Muster für Weiße Zwerge.
Die Forscher führten deshalb detaillierten Untersuchungen mit dem Gran Telescopio Canarias auf La Palma in den Kanarischen Inseln und eines der Keck-Teleskope auf Hawaii durch. Überdies haben sie die Farbspektren des Weißen Zwergsterns mit Spektrometern untersucht, um seine chemischen Elemente zu identifizieren. Dies ist möglich, weil jedes Element Strahlung auf ganz spezifischen Wellenlängen aussendet.
Die Beobachtungen zeigen, dass eine Seite der Oberfläche von Janus hauptsächlich Helium aus eine hauptsächlich aus Wasserstoff besteht. Weiße Zwerge, die bisher von Astronomen entdeckt wurden, zeigten normalerweise eine Oberfläche, die entweder aus Wasserstoff oder Helium bestand. Wie die Wissenschaftler erklären, führt die intensive Gravitation der Weißen Zwerge dazu, dass schwerere Elemente in die unteren Schichten sinken und nur Wasserstoff an der Oberfläche verbleibt. Wenn die Temperatur eines Zwergsterns jedoch unter 30.000 Grad sinkt, vermischen sich die oberen Schichten, was dazu führt, dass Helium bei kühleren Weißen Zwergen an der Oberfläche dominiert.
Caiazzo postuliert, dass sie mit Janus möglicherweise einen Weißen Zwerg im exakten Moment dieses Übergangsprozesses beobachtet haben. Es bleibt jedoch die Frage, warum dieser Übergang auf den beiden Hemisphären des Sterns so ungleich verläuft. Die Wissenschaftler spekulieren, dass Magnetfelder eine entscheidende Rolle spielen könnten. Da Magnetfelder von Sternen oft asymmetrisch sind, also an einer Seite stärker als an der anderen, könnten sie an der stärkeren Seite den Übergang blockieren. Die Forscher erhoffen sich nun, durch die Zwicky Transient Facility weitere Weiße Zwerge mit ähnlichen dualen Oberflächen zu entdecken, um weitere Einblicke in dieses Phänomen zu gewinnen.
Nature, doi: 10.1038/s41586-023-06171-9
