Bemerkenswerter Weißer Zwerg entdeckt
Ein Team von Astronomen hat möglicherweise den kältesten und lichtschwächsten Weißen Zwerg identifiziert, der je gefunden worden ist. Dieser uralte Sternrest ist so kühl, dass sein Kohlenstoff kristallisierte und sich zu einem erdgroßen Weltraum-Diamanten formte.
David Kaplan, Professor an der Universität von Wisconsin-Milwaukee sagte:“Solche Objekte sollte es ja geben, aber durch ihre geringe Leuchtkraft sind sie sehr schwer zu entdecken.“
Kaplan und seine Kollegen fanden dieses stellare Juwel mit Hilfe des National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dem Green Bank Telescope (GBT) und dem Very Long Baseline Array (VLBA), sowie weiteren Observatorien.
Weiße Zwerge sind das extrem dichte Endstadium von Sternen wie unsere Sonne, die zu einem Objekt von Erdgröße kollabierten. Bestehend hauptsächlich aus Kohlenstoff und Sauerstoff, kühlen Weiße Zwerge langsam aus und verblassen im Laufe von Milliarden von Jahren. Das Objekt dieser neuen Studie ist wahrscheinlich so alt wie die Milchstraße; etwa 11 Milliarden Jahre.
Pulsare sind schnell rotierende Neutronensterne und die superdichten Überreste massereicher Sterne die als Supernovae explodierten. Die durch ein starkes Magnetfeld zu den Polen abgelenkten Radiostrahlen werden gebündelt und wie bei einem Leuchtturm ausgesandt. Sie fegen durch den Raum und wenn eine dieser Strahlen über die Erde streicht, können Radioteleskope die Pulse der Funkwellen erfassen.
Der Begleiter des Weißen Zwergs, der Pulsar PSR J2222-0137, war das erste Objekt in diesem System das entdeckt worden ist. Es wurde mit dem GBT von Jason Boyles und einem graduierten Studenten der West Virginia Universität in Morgantown gefunden.
Die ersten Beobachtungen zeigten, dass der Pulsar 30 Mal pro Sekunde rotiert und dass er gravitativ an einen Begleitstern gebunden ist, der entweder ein anderer Neutronenstern oder, was wahrscheinlicher ist, ein ungewöhnlich kühler Weißer Zwerg sein könnte. Weiters ergaben die Berechnungen, dass sie einander alle 2,45 Tage umkreisen.
Der Pulsar wurde dann über einen Zeitraum von rund zwei Jahren mit dem VLBA von Adam Deller, einem Astronomen am Niederländischen Institut für Radioastronomie (ASTRON) beobachtet. Diese Beobachtungen haben gezeigt, dass Pulsar und Begleiter rund 900 Lichtjahre entfernt sind in Richtung des Sternbilds Wassermann. Diese Beobachtung war entscheidend, um mit dem GBT das Ergebnis zu verfeinern, wie lange die Pulse zur Erde unterwegs sind.
Unter Anwendung von Einsteins Relativitätstheorie untersuchten die Forscher, wie die Schwerkraft des Begleiters den Raum verzerrt, was zur Folge hat, dass es zu Verzögerungen des Radiosignals kommt, wenn der Pulsar – aus unserer Sichtlinie gesehen – sich hinter dem Weißen befindet. Diese verzögerten Ankunftszeiten half den Forschern zu bestimmen, wie dieses System im Raum positioniert ist und wie groß die Massen beider Objekte sind. Der Pulsar hat die 1,2-fache Masse unserer Sonne und der Begleiter die 1,05-fache Sonnenmasse.
Diese Daten deuten stark darauf hin, dass der Begleiter des Pulsars kein zweiter Neutronenstern ist, da die Bahnen zu korrekt verlaufen. Bei einer zweiten Supernova wäre das System chaotischer.
Die Astronomen glaubten, wenn die Lage mit so hoher Präzision bekannt ist, sollte auch die Helligkeit des Weißen Zwerges aus dieser Entfernung im Optischen und Infrarotem zu bestimmen sein.
Bemerkenswert ist, weder das Southern Astrophysical Research (SOAR) Telescope in Chile noch das 10-Meter-Keck-Teleskop auf Hawaii konnten den Weißen Zwerg sichten.
Die letzte Aufnahme sollte dann einen Begleiter zeigen, der 100 mal schwächer ist als alle anderen Weißen Zwerge die einen Neutronenstern umkreisen und etwa 10 mal schwächer als alle bekannten Weißen Zwerge zusammen. Wenn es ein Weißer Zwerg ist – und dies scheint fast sicher zu sein – muss er extrem kalt sein. Die Forscher kalkulierten, dass der Weiße Zwerg eine Temperatur von etwa 3000 Kelvin hat. Unsere Sonne ist im Zentrum etwa 5000-mal heißer.
Astronomen glauben, dass solch kühle, kollabierte Sterne weitgehend aus kristallisiertem Kohlenstoff bestehen; nicht anders als dies bei Diamanten der Fall ist. Solche Sterne wurden schon identifiziert, und sie sind theoretisch auch nicht so selten. Da sie aber eine so geringe eigene Leuchtkraft haben, sind sie verteufelt schwer zu erkennen. Durch seine zufällige Position als Teil eines Doppelsystems, das aus einem Neutronenstern und einem Weißen Zwerg besteht, konnte das Team diesen so extrem kühlen Weißen Zwerg identifizieren.
2. Juli 2014/SP
Verein Kuffner-Sternwarte