Ein Planet von Neptungröße umkreist einen toten Weißen Zwergstern. Hier ist der verrückte Teil, der Planet ist 4 Mal größer als der Stern

Astronomen haben einen großen neptungroßen Planeten entdeckt, der einen weißen Zwergstern umkreist. Der Planet ist viermal größer als der Stern, und der Weiße Zwerg scheint den Planeten langsam zu zerstören: Die Wärme des Weißen Zwergs verdampft Material aus der Atmosphäre des Planeten und bildet einen kometenartigen Schweif.

Ein Weißer Zwerg ist der Endzustand für Sterne wie unsere Sonne. Wenn einem sonnenähnlichen Stern der Treibstoff ausgeht, dehnt er sich zu einem Roten Riesen aus. Während dieser Phase wird ein Großteil der Masse des Sterns in den Weltraum abgegeben. Übrig bleibt dann ein kompakter, relativ kühler Weißer Zwerg.

Ein Weißer Zwerg ist in stellarer Hinsicht meist eine verbrauchte Kraft. Es befindet sich in seinem Endzustand und gibt nicht annähernd die gleiche Energie ab wie früher. Aber es ist immer noch strahlend genug, um die Atmosphäre vom Planeten zu entfernen. Und genau das passiert mit dem Stern in dieser Studie namens WDJ0914+1914.

Künstlerillustration eines weißen Zwergs. Bildnachweis: Mark A. Garlick

Der Weiße Zwerg in dieser Studie war einer von 10.000, die vom Sloan Digital Sky Survey (SDSS) untersucht wurden. Mit den Sloan-Daten analysierten Astronomen in Warwick das Licht des Weißen Zwergs. Subtile, aber nachweisbare Variationen des Lichts kamen von dem System, das es den Astronomen ermöglichte, die vorhandenen Elemente zu identifizieren.

Sie entdeckten winzige Spitzen in Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel. Der Wasserstoff war ungewöhnlich, da Weiße Zwerge hauptsächlich aus Sauerstoff und Kohlenstoff bestehen und Sauerstoff und Schwefel noch nie zuvor in einer solchen Situation gesehen wurden. Sie schauten mit dem Very Large Telescope (VLT) genauer hin und fanden heraus, dass die Form der drei Elemente auf das Vorhandensein eines Gasrings um WDJ0914+1914 hinweist.

„So ein System hat es noch nie gegeben und mir war sofort klar, dass dies ein einzigartiger Star ist.“

Dr. Boris Gaensicke, Universität Warwick.

Zunächst dachten die Forscher, sie sähen einen Doppelstern.

Dr. Boris Gaensicke von der University of Warwick ist Erstautor einer der Studien. In einem Pressemitteilung er sagte: „Zuerst dachten wir, dies sei ein Doppelstern mit einer Akkretionsscheibe, die aus Masse gebildet wird, die zwischen den beiden Sternen fließt. Unsere Beobachtungen zeigen jedoch, dass es sich um einen einzelnen Weißen Zwerg mit einer Scheibe um ihn herum handelt, die etwa zehnmal so groß wie unsere Sonne ist und ausschließlich aus Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel besteht. So ein System hat es noch nie gegeben und mir war sofort klar, dass dies ein einzigartiger Star ist.“

Nach weiteren Analysen stellten die Astronomen fest, dass der Weiße Zwerg Sauerstoff und Schwefel aus der Scheibe ansammelte. Sie konnten die Zusammensetzung der Scheibe selbst analysieren und entdeckten, dass sie mit den tieferen Schichten von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem wie Neptun und Uranus übereinstimmt Eisriesen.

Auch wenn die Fusion schon vor langer Zeit aufgehört hat, hat der Weiße Zwerg immer noch etwa 28.000 Grad Celsius. Es gibt genug Energie ab, um den unsichtbaren Planeten zu bombardieren und sein Material zu verdampfen. Die Berechnungen des Teams zeigen, dass jede Sekunde etwa 3000 Tonnen Material in die Scheibe abgetragen werden.

Dr. Gaensicke sagte: „Dieser Stern hat einen Planeten, den wir nicht direkt sehen können, aber weil der Stern so heiß ist, verdampft er den Planeten, und wir erkennen die Atmosphäre, die er verliert.“

„Diese Entdeckung ist ein großer Fortschritt, denn in den letzten zwei Jahrzehnten hatten wir immer mehr Beweise dafür, dass Planetensysteme bis in das Stadium der Weißen Zwerge überdauern.“

DR. BORIS GAENSICKE, UNIVERSITÄT WARWICK.

Nicht alle Weißen Zwerge sind so heiß wie dieser. Das bedeutet, dass es wahrscheinlich nicht möglich ist, Planeten, die sie umkreisen, mit derselben Methode zu entdecken. Aber es müssen mehr davon sein. Tatsächlich kann es in der Milchstraße bis zu 10 Milliarden Weiße Zwerge geben. Wie viel Prozent von ihnen heiß genug sind, damit Planeten wie dieser mit ihnen interagieren, ist eine offene Frage.

„Es könnte viele kühlere Weiße Zwerge geben, die Planeten haben, denen aber die hochenergetischen Photonen fehlen, die für die Verdunstung erforderlich sind, sodass wir sie mit der gleichen Methode nicht finden könnten“, sagte Dr. Gaensicke. 'Einige dieser Planeten könnten jedoch mit der Transitmethode nachweisbar sein, sobald das Large Synoptic Survey Telescope in den Himmel aufsteigt.' (Dieses Teleskop könnte umbenannt werden in Vera Rubin Vermessungsteleskop .)

Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass Planeten bis in die Weiße-Zwerg-Phase ihres Sterns überleben können. Diese Entdeckung verstärkt diese Beweise.

„Diese Entdeckung ist ein großer Fortschritt, weil wir in den letzten zwei Jahrzehnten immer mehr Beweise dafür hatten, dass Planetensysteme bis in das Stadium des Weißen Zwergs überdauern“, sagte Dr. Gaensicke. „Wir haben viele Asteroiden, Kometen und andere kleine planetarische Objekte gesehen, die weiße Zwerge getroffen haben, und um diese Ereignisse zu erklären, sind größere Körper mit Planetenmasse weiter draußen erforderlich. Beweise für einen tatsächlichen Planeten zu haben, der selbst verstreut war, ist ein wichtiger Schritt.“

Illustration des Künstlers. Ein Asteroid, der von der starken Schwerkraft eines Weißen Zwergs zerrissen wurde, hat einen Ring aus Staubpartikeln und Trümmern gebildet, der den erdgroßen ausgebrannten Sternkern umkreist. Bildquelle: University of Warwick/Mark Garlick

Laut Dr. Matthias R. Schreiber, Erstautor des zweiten Papers, ist das System WDJ0914+1914 ein Blick in die Zukunft. „In gewisser Weise ermöglicht uns WDJ0914+1914 einen Blick in die sehr ferne Zukunft unseres eigenen Sonnensystems.“

Irgendwann wird unsere Sonne das gleiche Schicksal teilen wie dieser Weiße Zwerg. Es wird ein roter Riese, der Merkur, Venus und Erde ausdehnt und umhüllt. (Vielleicht sogar Mars.) Danach, in etwa 6 Milliarden Jahren, wird es ein Weißer Zwerg sein. Wenn die Gasriesen und Eisriesen in unserem Sonnensystem nahe genug an den Stern heranwandern, könnte ihr Material in eine Scheibe zerlegt werden, genau wie es WDJ0914+1914 bei seinem Eisriesen tut.

In einem Begleitpapier weisen die Astronomen darauf hin, was passieren wird. Unsere zukünftige Sonne wird genügend hochenergetische Photonen emittieren, um Material von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun zu entfernen. Ein Teil dieses Gases gelangt in die Scheibe und dann in die Sonne selbst. Zukünftige Astronomen, falls es welche gibt, werden es genauso sehen können wie wir.

Ein Blick auf das Sonnensystem aus einem schrägen Winkel mit Blick nach innen von der Umlaufbahn des sechsten Planeten Saturn. Der Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter ist ebenfalls als breites durchscheinendes Band dargestellt. Die Sonne wird sich in etwa 6 Milliarden Jahren zu einem Weißen Zwerg entwickeln. Mars und die äußeren Gasriesen unseres Sonnensystems werden diese Metamorphose überleben. In den ersten Millionen Jahren nach seiner Entstehung wird der Weiße Zwerg extrem heiß sein und seine starke EUV-Emission wird Gas aus der äußeren Atmosphäre der Gasriesen verdampfen. Ein Teil dieses Gases wird vom Weißen Zwerg akkretiert und erzeugt atmosphärische Linien, die für zukünftige Generationen außerirdischer Astronomen nachweisbar sind. Bildnachweis: Mark Garlick

Möglicherweise hat das Team auch versehentlich einen Weg gefunden, die Atmosphären von Exoplaneten zu untersuchen.

In der Pressemitteilung kommentierte Dr. Schreiber: „Wir waren fassungslos, als wir feststellten, dass wir bei der Beobachtung heißer Weißer Zwerge möglicherweise Signaturen aus extrasolaren Planetenatmosphären sehen. Obwohl diese Hypothese noch einer weiteren Bestätigung bedarf, könnte sie tatsächlich die Türen zum Verständnis extrasolarer Planetenatmosphären öffnen.“

Dies ist das zweite Mal, dass Astronomen einen Planeten an einem unerwarteten Ort gefunden haben. Im November nutzten Astronomen TESS-Daten einen Planeten gefunden einen roten Riesen umkreisen. In beiden Fällen hätten alle Planeten an diesen Positionen zerstört werden sollen, als sich ihre Sterne zu Roten Riesen ausdehnten.

Aber jetzt, da zwei entdeckt wurden, wird es wahrscheinlich noch mehr geben, viel mehr. In der zweiten Arbeit leiten die Autoren eine Rate von 1 von 10.000 Weißen Zwergen ab, die die Atmosphären von Planeten entfernen. Wenn es 10 Milliarden Weiße Zwerge in der Milchstraße gäbe, wären es 1 Million von ihnen mit spektroskopisch kalten Planeten. Und das wird unser Verständnis von der Entwicklung von Sonnensystemen verändern.

Astronomen der University of Warwick in Großbritannien und der University of Valparaiso in den USA machten die Entdeckung. Ihre Forschung wurde in zwei Artikeln veröffentlicht. Ein Papier trägt den Titel „ Akkretion eines Riesenplaneten auf einem Weißen Zwergstern “ und wurde in Nature veröffentlicht. Der zweite Beitrag trägt den Titel „ Kalte Riesenplaneten verdampfen von heißen weißen Zwergen “ und wurde in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Mehr:

• Pressemitteilung: Versteckter Riesenplanet um winzigen weißen Zwergstern enthüllt
• Forschungsbericht: Kalte Riesenplaneten verdampfen von heißen weißen Zwergen
• Forschungsbericht: Akkretion eines Riesenplaneten auf einem Weißen Zwergstern
• Universum heute: Es scheint unmöglich, aber irgendwie hat dieser Planet die Rote-Riesen-Phase seines Sterns überlebt