// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Erstmals beobachtet, wie ein Stern langsam einen Braunen Zwerg verschlingt
Ein Brauner Zwerg liefert seinem kleinen Sternbegleiter fortlaufend Materie. Astronomen haben damit erstmals einen stabilen Materietransfer von einem substellaren Objekt auf einen Hauptreihenstern direkt beobachtet. Das System ZTF J0440+2325 zeigt, dass ein Brauner Zwerg in extremer Nähe zu seinem Stern nicht zwingend rasch verschlungen werden muss.
Cambridge (U.S.A.). Kommen Planeten oder Braune Zwerge ihrem Stern zu nahe, können Gezeitenkräfte und die weitere Bahnentwicklung sie schließlich zerstören. Theoretische Modelle erlauben jedoch auch einen anderen Weg, bei dem Materie über lange Zeit von einem Begleiter auf den Stern überströmt. Beobachtet worden war ein solcher stabiler Prozess bei einem substellaren Begleiter bisher nicht.
ZTF J0440+2325 liefert nun ein Beispiel dafür. Der Braune Zwerg umläuft einen Roten Zwerg in nur 86,65 Minuten und verliert dabei Materie an seinen Begleiter. Nach den Beobachtungen trifft der Strom direkt auf die Oberfläche des Sterns und erzeugt dort einen heißen Bereich, der sich beim Umlauf regelmäßig ins Blickfeld dreht.
Aufgefallen war das System zunächst in Daten der Zwicky Transient Facility (ZTF). Diese Himmelsdurchmusterung registriert Veränderungen der Helligkeit und fand bei ZTF J0440+2325 ein sich wiederholendes, nahezu dreieckiges Muster. Eine solche Lichtkurve passte weder zu einem einzelnen kühlen Stern noch überzeugend zu den zunächst erwogenen sogenannten Black-Widow-Systemen mit einem Neutronenstern.
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Aaron Householder haben den Kandidaten deshalb mit mehreren Teleskopen genauer untersucht. Spektren zeigten die Merkmale eines sehr massearmen M-Zwergs, während Messungen seiner Radialgeschwindigkeit nur ein vergleichsweise kleines periodisches Schwanken ergaben. Zusammen mit der kurzen Umlaufzeit weist dies auf einen Begleiter im Bereich eines Braunen Zwergs hin.
„Wenn wir darüber nachdenken, wie Sterne mit Planeten oder Braunen Zwergen wechselwirken, ist das Bild immer, dass der Stern das andere Objekt schließlich verschluckt. Das wird mit der Erde geschehen, wenn die Sonne zu einem Roten Riesen wird. Hier haben wir aber eine Alternative gefunden: Statt das Objekt zu verschlucken, kann der Stern es über Milliarden Jahre hinweg allmählich aufzehren“, erklärt Kevin Burdge vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Entscheidend war dabei, dass die Bewegung des sichtbaren Sterns nicht zu einem sehr massereichen kompakten Begleiter passte. Die Forscher konnten damit die anfangs erwogene Deutung als Black-Widow-System verwerfen und den unsichtbaren Partner dem substellaren Massenbereich zuordnen.
„Das war der entscheidende Hinweis für dieses System. Als wir dieses Schwanken gemessen hatten, stellten wir fest, dass wir keine Schwarze Witwe sahen. Es handelt sich um einen massearmen Stern, der von einem Braunen Zwerg umkreist wird. Die Amplitude des Schwankens war zu klein, als dass es etwas anderes sein könnte“, sagt Householder.
Weitere Beobachtungen erklären auch die auffällige Helligkeitskurve. Der Braune Zwerg füllt in der engen Bahn seinen Roche-Bereich, also den Bereich, in dem seine eigene Schwerkraft Materie noch an ihn binden kann. Gas kann deshalb durch den inneren Gleichgewichtspunkt des Systems zum Roten Zwerg strömen.
Weil der aufnehmende Stern im Verhältnis zu kompakten Objekten wie Weißen Zwergen oder Neutronensternen groß ist, bildet sich dabei offenbar keine ausgedehnte Akkretionsscheibe. Modellrechnungen zeigen stattdessen, dass der Materiestrom direkt auf die Sternoberfläche trifft. Der dadurch aufgeheizte Fleck wird während jedes Umlaufs aus wechselnden Blickwinkeln sichtbar und kann so die dreieckige Helligkeitsvariation erzeugen.