Astronomer, die den Weißen Zwerg HS 0209+0832 untersuchen, berichten über den ersten Kandidaten für einen Planeten der zweiten Generation, der aus den Trümmern eines toten Sterns entstanden ist. Reanalysierte ultraviolette und photometrische Daten offenbaren seltene Schwermetalle wie Niob in Mengen, die eintausendmal höher sind als in der Sonne, zusammen mit einem sich wiederholenden Helligkeitssignal von 4,4 Tagen.
Im Sternbild Walfisch sorgt ein ausgebrannter Sternrest für Aufsehen in der Astrophysik. Rund 270 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet sich der Weiße Zwerg HS 0209+0832, der auch unter dem Namen Feige 20 bekannt ist. Forscher der britischen Universität Warwick haben in den Daten dieses kompakten Himmelskörpers Hinweise auf eine Entdeckung gefunden, die es so in der beobachteten Astronomie noch nie gegeben hat: Einen Planeten der zweiten Generation, der sich nicht aus der urprünglichen Entstehungswolke des Sterns formte, sondern aus den Überresten seines Sterbens hervorgegangen sein könnte.
Chemische Anomalien im ultravioletten Lichtspektrum von Feige 20
Weiße Zwerge sind die dichten Überreste sonnenähnlicher Sterne, die nach dem Versiegen ihres nuklearen Brennstoffs ihre äußeren Hüllen abstoßen. Wegen ihrer enorm hohen Schwerkraft sinken schwere Elemente bei diesen Objekten für gewöhnlich sehr schnell ins Innere ab. Finden Forscher dennoch Metalle in der Atmosphäre, deutet dies auf die laufende Akkretion von umgebendem Material hin, wie Wissenschaftler der Universität Warwick erläutern.
Bei Feige 20 weicht dieses Spektrum jedoch drastisch von bekannten Mustern ab. Bereits im Jahr 1999 nahm das Weltraumteleskop Hubble Daten des Sterns auf, die rund 100 nicht identifizierte Spektrallinien enthielten. Bei einer aktuellen Neubearbeitung archivarischer Daten des STIS-Instruments an Bord von Hubble, kombiniert mit Messungen des Very Large Telescope der ESO sowie Satellitendaten von Gaia und Pan-STARRS, identifizierten die Forscher die Ursache.
Das 1999 mit dem Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) an Bord des NASA/ESA-Weltraumteleskops Hubble gewonnene FUV-Spektrum (fernes Ultraviolett) von HS 0209+0832 offenbarte das Vorhandensein von Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Calcium, Titan, Nickel und Zink in der Atmosphäre sowie 100 Linien, die nicht identifiziert werden konnten.
Jamie Williams, Hauptautor der Studie, über Sci
Unter den nachgewiesenen Substanzen sticht besonders Niobium hervor. Dr. Nicholas Stone, theoretischer Astrophysiker an der University of Wisconsin – Madison, erklärt die Besonderheit dieses Elements:.
Niob und andere Elemente, die schwerer als Eisen sind, sind astronomisch gesehen etwas Besonderes, da sie im Gegensatz zu vielen häufigen Elementen nicht durch thermonukleare Fusion in den Kernen von Sternen gebildet werden.
Dr. Nicholas Stone, theoretischer Astrophysiker an der University of Wisconsin – Madison, über Sci
Solche schweren Elemente entstehen demnach ausschließlich unter den extremen Bedingungen sterbender Sterne während des sogenannten s-Prozesses. Die Niobium-Konzentration in der Atmosphäre von Feige 20 übertrifft den Wert unserer Sonne um das Tausendfache.
Das 4,4-Tages-Signal des TESS-Satelliten
Neben der ungewöhnlichen chemischen Signatur liefert auch die Photometrie Indizien für die Existenz des Himmelskörpers. Auswertungen von Helligkeitsmessungen des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) aus den Jahren 2021 und 2023 zeigten eine periodische Schwankung im Rhythmus von exakt 4,4 Tagen.
Die Forscher deuten dieses Signal als Umlaufperiode eines jupitergroßen Gasriesen in einer extrem engen Umlaufbahn von rund 6 Millionen Kilometern um den Weißen Zwerg. Aufgrund dieser geringen Distanz wirkt die intensive Strahlung des rund 36.000 Grad heißen Sternrests auf den Planeten ein und trägt dessen äußere Schichten ab. Dieses verdampfende Material regnet laut den Modellrechnungen auf den Weißen Zwerg herab, was die gemessenen Spektrallinien erklärt.
Einordnung und offene Fragen in der aktuellen Forschung
Bislang gilt die Existenz von Planeten um Weiße Zwerge erst in einem einzigen Fall als gesichert – bei dem Stern WD 1856+534 b im Sternbild Drache. Sollte sich die Entdeckung bei Feige 20 bestätigen, wäre es der erste Nachweis eines Planeten der zweiten Generation in diesem Stadium.
Dennoch räumen die beteiligten Wissenschaftler ein, dass die Beweiskette Lücken aufweist. So erfordert die Entstehung einer solchen Materiescheibe nach theoretischen Modellen einen massereichen Begleitstern oder einen Braunen Zwerg im System, der bislang jedoch nicht nachgewiesen wurde. Auch das völlige Fehlen von Strontium im Spektrum sowie die im Vergleich zur Verdampfungsrate sehr geringe Menge auf den Stern niedergefallener Materie lassen Fragen offen.
Die Autoren um Studienleiter Jamie Williams stufen das Objekt daher offiziell als Planetenkandidaten ein. Weitere Beobachtungen mit dem Hubble-Teleskop sollen in den kommenden Jahren klären, wie häufig solche Phönix-Planeten im Universum sind und ob die Endphase unseres eigenen Sonnensystems eines Tages ähnliche Welten hervorbringen könnte.
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