Zusammenfassung:
Astronomen haben bei der erneuten Analyse der vor mehr als zwei Jahrzehnten vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA gesammelten Daten einen wichtigen Hinweis entdeckt, der ein seit langem bestehendes Rätsel lösen könnte. Eine neue in „Nature Astronomy“ veröffentlichte Studie zeigt, dass es in der Nähe des Weißen Zwergs HS 0209+0832 möglicherweise einen „Planeten der zweiten Generation“ gibt. Dieser Planet entsteht möglicherweise nicht gleichzeitig mit dem Stern, sondern entsteht durch die Reintegration von Material, das nach dem Tod des Sterns ausgestoßen wurde.
Weiße Zwerge sind die heißen Kerne, die zurückbleiben, nachdem massearme Sterne ihren Kernbrennstoff erschöpft haben. Wenn ein Stern das Ende seines Lebens erreicht, stößt er seine äußeren Schichten aus Gas und Staub in den Weltraum ab. Forscher glauben, dass die sogenannten Planeten der zweiten Generation aus dem Material dieser toten Sterne entstanden sind und einen völlig anderen Ursprung haben als die Planeten der ersten Generation, die die Sonne umkreisen, beispielsweise die Erde.
Jamie Williams, der Erstautor der Studie und Doktorand an der University of Warwick im Vereinigten Königreich, sagte, dass diese Entdeckung impliziere, dass das Stadium des Weißen Zwergs nicht das Ende der Geschichte der Sterne und ihrer Planetensysteme sei. Das Planetensystem, mit dem die Menschen vertraut sind, ist möglicherweise nur das erste Kapitel einer langen Evolutionsgeschichte, und nach dem Tod des Sterns könnten völlig neue Himmelskörper auftauchen, was aufregende neue Richtungen für die zukünftige Forschung eröffnet.
Der Durchbruch erfolgte durch ein ungewöhnliches chemisches Signal, das in alten Beobachtungsdaten verborgen war. Im Jahr 1999 beobachtete das Hubble-Teleskop das System HS 0209+0832 und zeichnete etwa 100 Spektralmerkmale auf, die zu diesem Zeitpunkt noch nicht identifizierbar waren. Jahre später untersuchte Williams die Archivdaten erneut und verglich sie mit einer aktualisierten Datenbank von Atomspektren. Dabei stellte er schließlich fest, dass viele der unbekannten Signale dem Element Niob entsprachen.
Das Element Niob kommt auch im Sonnensystem vor und wird auch auf der Erde häufig in Bereichen wie Schmuck und medizinischer Bildgebung verwendet. Die Forscher fanden jedoch heraus, dass die Niobhäufigkeit um HS 0209+0832 die Erwartungen weit übertraf. Seine Quelle scheint nicht das ursprüngliche Material zu sein, das bei der Geburt des Sterns übrig geblieben war, sondern eher aus den Eruptionsprodukten während des Todes des Sterns.
Nicholas Stone, ein theoretischer Astrophysiker an der University of Wisconsin-Madison, erklärte, dass einige Elemente, die schwerer als Eisen sind, darunter Niob, eine besondere Bedeutung haben. Im Gegensatz zu vielen gewöhnlichen Elementen entstehen diese schweren Elemente nicht durch gewöhnliche Kernfusion im Inneren von Sternen, sondern bilden sich kurzzeitig in den extremen Umgebungen, die am Ende des Lebens eines Sterns auftreten. Das bloße Vorhandensein von Niob ist ein klares Zeichen für den Sterbeprozess des Sterns.
Das Forschungsteam geht davon aus, dass beim Tod des Sterns das ausgeschleuderte schwere, elementreiche Material in den umgebenden Weltraum gelangt, wo sich ein Teil davon später wieder zusammensetzt und schließlich einen Gasriesenplaneten bildet, während sich der größte Teil des verbleibenden Materials allmählich auflöst. Mit anderen Worten: Der vermutete Planet wurde wahrscheinlich nach dem Tod des Sterns geboren.
Als das Team bestätigte, dass tatsächlich Niob in den Daten vorhanden war, wurde das ganze Rätsel plötzlich zusammenhängend, sagte der Co-Autor der Studie, Boris Gansik, ein Astronom an der University of Warwick. Eine solche Niob-Signatur wurde noch nie zuvor in einem untersuchten Weißen Zwergstern gefunden.
Die Forscher fanden außerdem zusätzliche Beweise aus Daten der ausgemusterten NASA-Mission Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE). FUSE-Beobachtungen zeigen auch, dass es im System HS 0209+0832 ein offensichtliches Niob-Elementsignal gibt.
Gleichzeitig lieferte der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA einen weiteren wichtigen Hinweis. TESS überwachte den Weißen Zwergstern vier aufeinanderfolgende Monate lang und stellte periodische Veränderungen in seiner Helligkeit fest. Diese Veränderung deutet darauf hin, dass ein Planet den Weißen Zwerg möglicherweise in einer Umlaufbahnentfernung von nur etwa 6 Millionen Kilometern umkreist, viel näher als die Entfernung zwischen Merkur und der Sonne.
Aktuellen Spekulationen zufolge handelt es sich bei diesem Kandidatenobjekt um einen Gasriesenplaneten in der Größe von Jupiter, der jedoch möglicherweise schnell seine Atmosphäre verliert.
Aufgrund der relativ kurzen Entstehungszeit dieses Weißen Zwergs bleibt die Temperatur immer noch extrem hoch. Forscher gehen davon aus, dass intensive Strahlung atmosphärisches Material von benachbarten Planeten entfernt. Das austretende Gas kann eine Struktur ähnlich dem Schweif eines Kometen bilden und schließlich eine ringförmige Materialscheibe um den Weißen Zwerg bilden.
Ein Teil des abgestreiften Materials wird dann auf die Oberfläche des Weißen Zwergs zurückfallen, was ein wichtiger Grund dafür sein könnte, dass das Hubble-Teleskop bei seinen Beobachtungen große Mengen Niob entdeckte.
Trotzdem glaubt Williams, dass dieser Planet der zweiten Generation, wenn er tatsächlich existiert, noch lange überleben könnte. Mit der Zeit kühlt der Weiße Zwerg allmählich ab und gelangt in einen relativ stabilen Zustand. Bis dahin könnte der Planet für Millionen von Jahren in einer stabilen bewohnbaren Zone bleiben.
Allerdings gibt es immer noch viele ungelöste Rätsel rund um die Planeten der zweiten Generation. Wissenschaftler wissen immer noch nicht genau, wie solche Planeten entstehen, ob sie ein häufiges Phänomen oder eine äußerst seltene Ausnahme sind, und sie wissen auch nicht, welche Art von Entwicklung sie durchlaufen werden, während sie einen „toten Stern“ umkreisen.
In den nächsten Jahren plant das Forschungsteam, das Hubble-Weltraumteleskop weiterhin für Folgebeobachtungen zu nutzen, in der Hoffnung, weitere Beweise zu sammeln, um ein vollständiges Bild dieser potenziellen neuen Planetengruppe zu zeichnen.
Die Ergebnisse zeigen einmal mehr, dass wissenschaftliche Entdeckungen keinem geraden Weg folgen, sagten die Forscher. Viele große Durchbrüche entstehen oft durch die erneute Prüfung alter Daten und die Kollision von Ideen zwischen Forschern in verschiedenen Bereichen. Diese „Cold-Case-Neuuntersuchung“ eines Weißen Zwergs könnte die Tür zum Verständnis eines neuen Mechanismus der Planetenentstehung öffnen.
Kommentare