Leben und Sterben von Sternen

Weiße Zwerge mit Sauerstoffatmosphäre

Astrophysiker haben zwei erdgroße Himmelskörper entdeckt, die eine sauerstoffreiche Atmosphäre besitzen. Allerdings handelt es sich hierbei nicht um Planeten sondern um Sterne am Ende ihres Lebenszyklus. Obwohl sie einen hohen Sauerstoffanteil in ihrer Atmosphäre aufweisen, werden sie uns nicht als zweite Heimat dienen können. Denn es handelt sich bei den 220 und 400 Lichtjahre entfernten Objekten nicht um Planeten, sondern um Weiße Zwerge, schreiben Astrophysiker von den Universitäten Warwick und Kiel im Fachmagazin „Science“.

Als Weiße Zwerge werden die Reste einstiger Sterne bezeichnet, die im Todeskampf ihre äußere Hülle abgestoßen und den in ihrem Kern enthaltenen Kohlenstoff verbrannt haben. Dadurch bestehen sie laut Theorie größtenteils aus einem Gemisch aus Sauerstoff und Neongas. Das konnten die Astrophysiker der Universität Kiel und der University of Warwick in Coventry nun erstmals bestätigen: Sie untersuchten jeweils das Lichtspektrum der beiden neu entdeckten Weißen Zwerge und entdeckten tatsächlich vor allem Signale von Sauerstoff und Neon.

Theoretische Modelle postulieren für massereiche Sterne, die rund sieben bis zehn Mal die Masse unserer Sonne enthalten, spezielle „Todesarten. Sie verzehren zunächst ihren gesamten Vorrat an Wasserstoff, Helium und Kohlenstoff und enden ihr Leben dann als Weißer Zwerg mit extrem sauerstoffreichem Kern oder aber explodieren in einer Supernova und kollabieren dabei zu Neutronensternen. Doch der entscheidende Beleg für diese Theorie fehlte bisher, denn alle bisher bekannten Weißen Zwerge waren von dichten Wasserstoff und/oder Helium-Hüllen, die jeden direkten Blick auf den Kern verwehrten. Der Nachweis von Sauerstoff wäre nur möglich, wenn die Weißen Zwerge ihre verbleibenden Wasserstoffhüllen abstoßen.

Den Kern der Weißen Zwerge umgibt meistens eine Hülle aus Kohlenstoff, die verhindert, dass der Sauerstoff an die Atmosphäre entweichen kann. Das ist ein Grund, warum Astronomen den Sauerstoff bisher nicht erkennen konnten. Doch je näher die Masse des Sterns an die kritische Grenze kommt, bei der er nicht mehr als weißer Zwerg enden würde, desto dünner wird diese Schicht, da der Kohlenstoff zu Sauerstoff und schwereren Elementen umgewandelt wurde. Das bedeutet, dass die Vorläufersterne der beiden entdeckten Himmelskörpern eine sehr große Masse gehabt haben müssen.

Alle bislang bekannten Weißen Zwerge weisen ein Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnis auf, das unter 1 liegt - es ist also mehr Kohlenstoff als Sauerstoff vorhanden. Im Fall der neu entdeckten Weißen Zwerge konnten die Forscher nun erstmals einen Sauerstoff-Kohlenstoff-Verhältnis bestimmen, das über 1 liegt. Das bestätigt die Theorie, nach der bei relativ massereichen Weißen Zwergen der Kohlenstoff im Kern bereits verbrannt ist, womit ein Kernkollaps und damit der Übergang in eine Supernova, also eine Sternenexplosion, verhindert wird.

„Diese Menge von Sauerstoff an der Oberfläche deutet darauf hin, dass dies Weiße Zwerge sind, die ihre bloßen Sauerstoff-Neon-Kerne enthüllen“, erklärt der Astrophysiker Boris Gänsicke von der Universität von Warwick, Hauptautor der Studie.

Quelle: Universität zu Kiel, Science Online