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Einzigartige Trümmerscheibe zeigt Zukunft des Sonnensystems
Um den Weißen Zwerg J1328−1450 ziehen offenbar zwei voneinander getrennte Ringe aus Gas, das aus planetaren Trümmern stammt. Ihre ungewöhnliche Anordnung verraten vier statt der sonst üblichen zwei Spitzen im Lichtspektrum. Zwei bislang unsichtbare, überlebende Himmelskörper könnten fortwährend neues Gas erzeugen und so die Ringstruktur aufrechterhalten.
Garching bei München (Deutschland). Weiße Zwerge sind die kompakten Überreste ausgebrannter Sterne. Auch unsere Sonne wird sich eines Tages zu einem Roten Riesen aufblähen, ihre äußeren Hüllen verlieren und einen solchen Sternenrest zurücklassen. Nahe Planeten können dabei zerstört werden, während weiter entfernte Körper die Umwandlung möglicherweise überstehen.
Von ihren früheren Planetensystemen bleibt mitunter eine Scheibe aus Staub und Gas übrig. Das Material stammt von Gesteinskörpern, die nach dem Sternentod auseinandergebrochen sind oder durch die Schwerkraft des Weißen Zwergs zerrissen wurden. Bislang zeigten die bekannten gasreichen Trümmerscheiben die typische Signatur einer einzigen rotierenden Scheibe.
Forscher der Università degli Studi di Trieste (UniTS) um Prof. Nicola Pietro Gentile Fusillo haben nun den Weißen Zwerg J1328−1450 und seine Umgebung untersucht. Dafür werteten sie mit dem Spektrografen X-Shooter aufgenommene Daten des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) aus.
„Wir wissen schon länger, dass Planeten die Verwandlung ihres Zentralsterns überstehen können, aber dies ist das erste Beispiel für ein komplexes System mit einer doppelten Trümmerscheibe und potenziell zwei übriggebliebenen Planetesimalen“, sagt Nicola Pietro Gentile Fusillo.
Das entscheidende Indiz liefern helle Emissionslinien unter anderem von Calcium und Sauerstoff im Sternspektrum. Bei einem einzelnen rotierenden Gasring entstehen normalerweise zwei Spitzen, weil sich die eine Ringseite auf uns zubewegt und die andere sich entfernt. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten verschieben das Licht dabei zu kürzeren beziehungsweise längeren Wellenlängen.
Bei J1328−1450 erscheinen hingegen vier Spitzen. Ein Modell mit zwei konzentrischen Gasringen erklärt dieses Muster, weil die beiden Ringe in verschiedenen Abständen und damit mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um den Stern kreisen. Der innere Ring reicht demnach ungefähr von 100.000 bis 240.000 Kilometern Abstand, der äußere von rund 375.000 bis 1,3 Millionen Kilometern.
Zwischen den gasförmigen Bereichen liegt nach dieser Interpretation eine deutliche Lücke. Spektren aus den Jahren 2021 und 2023 zeigen zudem nahezu dieselbe Verteilung des Gases. Die beiden Ringe scheinen somit über mehr als zwei Jahre weitgehend stabil geblieben zu sein.
„Die Struktur, die wir in diesem System sehen, ist besonders faszinierend, da die beiden gasförmigen Ringe erstaunlich stabil sind und durch eine Lücke getrennt bleiben“, sagt Dr. Felipe Lagos-Vilches von der University of Warwick.
In den Spektren weisen die Forscher Calcium, Sauerstoff, Magnesium und Eisen nach. Diese Elemente passen zu den Überresten felsiger Körper, wie sie auch in unserem Sonnensystem vorkommen. Auffällig ist aber, dass sich das Gas der beiden Ringe chemisch unterscheidet.