Sirius und sein kleiner Begleiter. Bildnachweis: Hubble. klicken um zu vergrößern
Für Astronomen war es schon immer eine Quelle der Frustration, dass der nächste Weiße Zwerg im Schein des hellsten Sterns am Nachthimmel begraben ist. Dieser ausgebrannte stellare Überrest ist ein schwacher Begleiter des strahlend blau-weißen Hundesterns Sirius, der sich im Wintersternbild Canis Major befindet.
Jetzt hat ein internationales Astronomenteam das scharfe Auge des Hubble-Weltraumteleskops der NASA verwendet, um das Licht des Weißen Zwergs namens Sirius B zu isolieren. Die neuen Ergebnisse ermöglichen es ihnen, die Masse des Weißen Zwergs anhand der Änderung seines intensiven Gravitationsfeldes genau zu messen die Wellenlängen des vom Stern emittierten Lichts. Solche spektroskopischen Messungen von Sirius B, die mit einem Teleskop durch die Erdatmosphäre gemacht wurden, wurden durch Streulicht des sehr hellen Sirius stark verunreinigt.
„Das Studium von Sirius B hat Astronomen seit mehr als 140 Jahren herausgefordert“, sagte Martin Barstow von der University of Leicester, Großbritannien, der das Beobachtungsteam leitet. „Nur mit Hubble sind wir endlich in der Lage, die Beobachtungen zu erhalten, die wir brauchen, ohne vom Licht von Sirius verunreinigt zu werden, um seine Wellenlängenänderung zu messen.“
„Die genaue Bestimmung der Massen von Weißen Zwergen ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Sternentwicklung. Unsere Sonne wird irgendwann ein Weißer Zwerg. Weiße Zwerge sind auch die Quelle von Supernova-Explosionen vom Typ Ia, die verwendet werden, um kosmologische Entfernungen und die Expansionsrate des Universums zu messen. Messungen basierend auf Supernovae vom Typ Ia sind grundlegend für das Verständnis der „dunklen Energie“, einer dominanten abstoßenden Kraft, die das Universum auseinanderdehnt. Auch die Methode zur Bestimmung der Masse des Weißen Zwergs beruht auf einer der Schlüsselvorhersagen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie; dass Licht Energie verliert, wenn es versucht, der Schwerkraft eines kompakten Sterns zu entkommen.“
Sirius B hat einen Durchmesser von 7.500 Meilen (12.000 Kilometer), weniger als die Größe der Erde, ist aber viel dichter. Sein starkes Gravitationsfeld ist 350.000 Mal größer als das der Erde, was bedeutet, dass eine 150-Pfund-Person 50 Millionen Pfund wiegen würde, wenn sie auf ihrer Oberfläche steht. Licht von der Oberfläche des heißen Weißen Zwergs muss aus diesem Gravitationsfeld herausklettern und wird dabei auf längere, rötere Lichtwellenlängen gestreckt. Dieser Effekt, der 1916 von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurde, wird Gravitationsrotverschiebung genannt und ist am leichtesten in dichten, massiven und daher kompakten Objekten zu sehen, deren intensive Gravitationsfelder den Raum nahe ihrer Oberfläche verzerren.
Basierend auf den Hubble-Messungen der Rotverschiebung, die mit dem Space Telescope Imaging Spectrograph durchgeführt wurden, fand das Team heraus, dass Sirius B eine Masse von 98 Prozent der Masse unserer eigenen Sonne hat. Sirius selbst hat eine doppelte Masse der Sonne und einen Durchmesser von 2,4 Millionen Kilometern.
Weiße Zwerge sind die Überreste von sonnenähnlichen Sternen. Sie haben ihre Kernbrennstoffquellen erschöpft und sind auf eine sehr kleine Größe zusammengebrochen. Sirius B ist etwa 10.000 Mal lichtschwächer als Sirius selbst, was es schwierig macht, mit Teleskopen auf der Erdoberfläche zu studieren, da sein Licht im grellen Licht seines helleren Begleiters überschwemmt wird. Astronomen verlassen sich seit langem auf einen grundlegenden theoretischen Zusammenhang zwischen der Masse eines Weißen Zwergs und seinem Durchmesser. Die Theorie sagt voraus, dass je massiver ein Weißer Zwerg ist, desto kleiner ist sein Durchmesser. Die genaue Messung der gravitativen Rotverschiebung von Sirius B ermöglicht einen wichtigen Beobachtungstest dieser Schlüsselbeziehung.
Die Hubble-Beobachtungen haben auch die Messung der Oberflächentemperatur von Sirius B auf 44.900 Grad Fahrenheit oder 25.200 Grad Kelvin verfeinert. Sirius selbst hat eine Oberflächentemperatur von 18.000 Grad Fahrenheit (10.500 Grad Kelvin).
Mit 8,6 Lichtjahren Entfernung ist Sirius einer der der Erde am nächsten bekannten Sterne. Sternengucker haben Sirius seit der Antike beobachtet. Sein winziger Begleiter wurde jedoch erst 1862 entdeckt, als er zum ersten Mal von Astronomen entdeckt wurde, die Sirius durch eines der leistungsstärksten Teleskope dieser Zeit untersuchten.
Details der Arbeit wurden in der Oktober-Ausgabe 2005 der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Weitere Teilnehmer des Teams sind Howard Bond vom Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland; Matt Burleigh von der University of Leicester; Jay Holberg und Ivan Hubeny von der University of Arizona; und Detlev Köster von der Universität Kiel.
Originalquelle: HubbleSite-Pressemitteilung
