Kosmische Kollision: Astronomen finden Spuren einer alten Sternverschmelzung

Der 130 Lichtjahre entfernte Stern WD 0525+526 stellte die Himmelsforscher bislang vor ein Rätsel. Es handelt sich bei ihm um einen Weißen Zwerg – das Endstadium von Sternen, die unserer Sonne ähneln. Gewöhnlich verlieren solche Sterne vor diesem Endstadium viel Materie.

Doch dieser enthält die 1,2-fache Masse der Sonne und ist damit für einen Weißen Zwerg ungewöhnlich schwer. Jetzt gelang es einem internationalen Forschungsteam, das Rätsel von WD 0525+526 durch genaue Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble zu lösen. Wie die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“ berichten, durch die Kollision und Verschmelzung eines Weißen Zwergs mit einem zweiten Stern.

Utramassiver Zwerg

Wenn Sterne ähnlich der Sonne ihren nuklearen Energievorrat aufgebraucht haben, blähen sie sich zunächst auf, stoßen dann ihre äußeren Schichten ab und fallen zu einem Weißen Zwerg zusammen. Sie kühlen dann über viele Jahrmilliarden hinweg langsam ab. Weiße Zwerge sind nur etwa so groß wie die Erde und enthalten typischerweise etwas mehr als die Hälfte der Sonnenmasse – denn ihre äußeren Hüllen stoßen Sterne beim Kollaps ins Weltall ab. Mit der 1,2-fachen Masse der Sonne gilt WD 0525+526 unter Astronomen deshalb als „ultramassiv“, also schwer übergewichtig.

© European Space Agency/EUROPEAN SPACE AGENCY

Bei ihren Beobachtungen mit dem Hubble-Teleskop sind Snehalata Sahu von der University of Warwick in Großbritannien und ihre Kollegen auf eine kleine Menge an Kohlenstoff in der Atmosphäre des rätselhaften Zwergsterns gestoßen. „Kohlenstoff in der Atmosphäre ist ein verräterisches Zeichen dafür, dass dieser massereiche Weiße Zwerg der Überrest der Verschmelzung von zwei kollidierenden Sternen ist“, erklärt Sahu.

Denn für gewöhnlich enthalten Weiße Zwerge einen überwiegend aus Sauerstoff und Kohlenstoff bestehenden Kern, der von Schichten aus Helium und Wasserstoff umgeben ist. Diese Schichten bilden eine undurchlässige Barriere für die schwereren Elemente im Kern.

Helium und Wasserstoff fehlt

Doch bei einem Zusammenstoß mit anschließender Verschmelzung kann ein großer Teil des Heliums und Wasserstoffs verloren gehen – und dann kann auch Kohlenstoff an die Oberfläche und in die Atmosphäre gelangen. Wie die Messungen der Forscher zeigen, ist die Helium-Wasserstoff-Schicht tatsächlich zehnmilliardenmal dünner als bei normalgewichtigen Weißen Zwergen.

WD 0525+526 ist nicht der erste übergewichtige, aus einer Verschmelzung entstandene Weiße Zwerg, auf den Astronomen gestoßen sind. Doch der von Sahu und ihrem Team untersuchte Stern weist noch weitere Besonderheiten auf: Er enthält in seiner Atmosphäre im Vergleich nur etwa ein Hunderttausendstel der Menge an Kohlenstoff wie die anderen bekannten Weißen Zwerge, die aus Verschmelzungen entstanden sind. Und er ist mit knapp der vierfachen Temperatur der Sonne sehr viel heißer. Damit liefert WD 0525+526 den Forschern einen wertvollen Einblick in die mögliche Entwicklung derartiger Himmelsobjekte.