Künstlerische Darstellung der Anhäufung von G 29-38. (Universität Warwick/Mark Garlick) Schwarze Löcher Vielleicht sind sie für ihre gefräßigen Tendenzen bekannt, aber sie sind nicht die einzigen toten Sterne, die in der Lage sind, vorbeiziehende Objekte zu schlürfen. Seit Jahren häufen sich die Beweise dafür, dass auch Weiße Zwerge eine Vorliebe fürs Naschen haben – und das auf ihren eigenen Planeten, nicht weniger.
Nun ist es Astronomen erstmals gelungen, so etwas zu beobachten Cronian Mahlzeit in Aktion, verraten durch das Aufflackern von Röntgenlicht, wenn Material vom Planeten auf den Sternkern fällt.
„Endlich haben wir gesehen, wie Material tatsächlich in die Atmosphäre des Sterns gelangte“, sagt der Astrophysiker Tim Cunningham der University of Warwick im Vereinigten Königreich.
„Es ist das erste Mal, dass wir eine Akkretionsrate ableiten konnten, die nicht von detaillierten Modellen der Atmosphäre des Weißen Zwergs abhängt.“
Weiße Zwerge sind, genau wie Neutronensterne und Schwarze Löcher, die kollabierten Kerne von Sternen, die das Ende ihrer Hauptreihenlebensdauer erreichten, als ihnen der Treibstoff ausging Kernfusion . Was sie unterscheidet, ist die Masse: Weiße Zwerge sind die Kerne von Vorläufersternen mit bis zu achtfacher Sonnenmasse; Neutronensterne und Schwarze Löcher stammen von massereicheren Sternen.
Am Ende seines Lebens stößt ein sterbender Stern den größten Teil seiner äußeren Materie aus. Trotzdem Exoplaneten wurden in der Umlaufbahn von Weißen Zwergen gesichtet . Und in den letzten Jahren haben Astronomen Anzeichen dafür entdeckt, dass Weiße Zwerge möglicherweise auch Exoplaneten ansammeln (oder bilden).
In der Atmosphäre dieser toten Sterne haben wir Hinweise auf wirklich überraschende Elemente wie Eisen, Kalzium und Magnesium gesehen. Diese sind so schwer, dass sie hätten verschwinden und im dichten Inneren des Weißen Zwergs versinken sollen. Solche Weißen Zwerge werden als „verschmutzt“ bezeichnet, und die Untersuchung ihrer verschlungenen Exoplaneten, die auf der spektroskopischen Analyse des Lichts der Sterne basiert, wird als „verschmutzt“ bezeichnet Nekroplanetologie .
„Bisher erfolgte die Messung der Akkretionsraten mittels Spektroskopie und war auf Modelle von Weißen Zwergen angewiesen.“ Cunningham erklärt .
„Das sind numerische Modelle, die berechnen, wie schnell ein Element aus der Atmosphäre in den Stern sinkt, und die Ihnen sagen, wie viel als Akkretionsrate in die Atmosphäre fällt.“ Sie können dann rückwärts arbeiten und herausfinden, wie viel von einem Element im Mutterkörper enthalten war, sei es ein Planet, ein Mond oder … Asteroid .'
Dieses neue Werk ist anders. Anstatt Elemente in der Atmosphäre des Weißen Zwergs zu entdecken, entdeckte das Team hochenergetisches Licht, das ausgesandt wurde, als Material vom zerbrochenen Exoplaneten mit dem Stern kollidierte.
Wenn ein kompaktes Objekt wie ein Weißer Zwerg oder ein schwarzes Loch ein anderes Objekt ansammelt, ist es kein sauberes Ereignis. Erstens wird der umlaufende Körper durch die Gezeiten gestört – das heißt, die Gravitationskräfte, wenn er dem toten Stern zu nahe kommt, zerreißen das Objekt. Dann strömt dieser umlaufende Materialstrom (in diesem Fall die Eingeweide eines Exoplaneten) von einer Scheibe in den Stern und führt zu einem ausgedehnten Akkretionsereignis.
Wenn Material vom toten Exoplaneten mit ausreichend hoher Geschwindigkeit auf den Stern prallt, erzeugt es ein Plasma, das auf Temperaturen zwischen 100.000 und 1 Million Kelvin (etwa 100.000 bis 1 Million Grad Celsius oder 180.000 bis 1,8 Millionen Grad Fahrenheit) erhitzt wird. Dieses setzt sich dann auf der Oberfläche des Weißen Zwergs ab, kühlt ab und sendet dabei Röntgenstrahlen aus.
Cunningham und sein Team nutzten das Chandra-Röntgenobservatorium, mit dem Röntgenstrahlen von akkretierenden Schwarzen Löchern und Neutronensternen nachgewiesen werden, um einen verschmutzten Weißen Zwerg namens G 29-38 zu untersuchen, der sich 57 Lichtjahre entfernt befindet. Es wird angenommen, dass es relativ jung ist, da es erst vor 600 Millionen Jahren zusammengebrochen ist. Frühere Studien deuten auch darauf hin, dass der Weiße Zwerg von einer Trümmerscheibe umgeben ist und schwere Elemente in seiner Atmosphäre enthält.
Mit Chandra konnten die Forscher G 29-38 von anderen Röntgenquellen am Himmel isolieren; Tatsächlich fanden sie das durch Akkretion erzeugte Röntgensignal. Das Ergebnis bestätigt schließlich, dass Weiße Zwerge tatsächlich ziemlich heftige Objekte sind, und gibt Astronomen ein neues Werkzeug zur Untersuchung dieser faszinierenden Wechselwirkungen an die Hand.
„Das wirklich Spannende an diesem Ergebnis ist, dass wir mit einer anderen Wellenlänge arbeiten, nämlich Röntgenstrahlen, und das ermöglicht es uns, eine völlig andere Art von Physik zu untersuchen.“ Cunningham sagt .
„Diese Entdeckung liefert den ersten direkten Beweis dafür, dass Weiße Zwerge derzeit die Überreste alter Planetensysteme anhäufen.“ „Die Untersuchung der Akkretion auf diese Weise bietet eine neue Technik, mit der wir diese Systeme untersuchen können, und bietet einen Einblick in das wahrscheinliche Schicksal Tausender bekannter Exoplanetensysteme, einschließlich unseres eigenen Sonnensystems.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .