Astronomie: Weißer Zwergstern tritt in seine Kristallisationsphase ein
In gerade einmal 104 Lichtjahren Entfernung hat ein Forschungsteam einen Stern entdeckt, der sich allmählich kristallisiert und sich voraussichtlich irgendwann zu einem Diamanten verwandelt - wobei "irgendwann" sehr lange dauern wird. Grundlegend glauben Weltraumforscher nicht, dass sich bereits ein Stern in unserem Universum vollständig zu einem Diamanten kristallisiert hat. Denn laut Berechnungen würde das etwa eine Billiarde Jahre (eine 1 mit 15 Nullen) dauern. Unser Universum ist erst um die 13,8 Milliarden Jahre alt.
Das aktuelle Forschungsteam vermutet jedoch, einen Stern gefunden zu haben, der sich genau in der Anfangsphase einer solchen Umwandlung befindet.
Es handelt sich um den Weißen Zwerg HD 190412 C, der hauptsächlich aus metallischem Sauerstoff besteht und Teil eines Vierfachsystems namens HD 190412 ist. Zuvor ging die Fachwelt davon aus, dass dieses System lediglich drei Sterne beherbergt. Zudem stellten die Forscher fest, dass der neuentdeckte Stern Sirius - einem Doppelsternsystem des Sternbildes Großer Hund - sehr ähnelt.
Was sind Weiße Zwerge?
Da sich alles in unserem Universum im stetigen Umbruch befindet, verwandeln sich auch irgendwann alle Sterne zu etwas Neuem. Was die Sterne zum Leuchten bringt, ist die Kernfusion in ihrem Inneren. Doch irgendwann geht ihnen dafür der Brennstoff aus und die nächste Entwicklungsphase eines Sterns bringt beispielsweise einen Weißen Zwergstern hervor.
Bei einem Weißen Zwerg(öffnet im neuen Fenster) handelt es sich um einen vergleichsweise kleinen Stern, der die letzte Station in der Entwicklungsphase eines massearmen Sterns repräsentiert. Ein solcher Stern entwickelt sich aus einem Roten Riesen, der seine äußere Hülle bereits abgestoßen hat und von dem nur noch der Kern zurückbleibt.
Genau diesen Prozess durchläuft auch unsere Sonne . In circa sechs Milliarden Jahren wird auch sie ein Roter Riese sein und irgendwann ihre Hülle absprengen und zum Weißen Zwerg werden.
Weiße Zwerge sind im Durchmesser nur wenige Tausend bis maximal zehntausend Kilometer groß. Selbst unsere Erde ist größer als ein solcher Stern. Dennoch weisen diese Sterne ungefähr die Masse unserer Sonne auf. Anfangs beträgt ihre Oberflächentemperatur nur 10.000 bis 100.000 Grad Kelvin, weswegen sie in weißer oder bläulicher Farbe leuchten.
Doch innerhalb von einigen Milliarden Jahren kühlen sie ab, da ihnen keine zusätzliche Energiequelle mehr zur Verfügung steht. Dann enden sie als hypothetische Schwarze Zwerge, die nur noch durch das Wirken ihrer Schwerkraft nachgewiesen werden können.
Kristallisiert sich der Stern HD 190412 C?
Beim Weißen Zwergstern HD 190412 C fiel den Astronomen jedoch auf, dass sich sein Abkühlungsprozess verzögert. Weiße Zwerge geben aufgrund der Energie, die bei der Umstrukturierung ihres Inneren freigesetzt wird, Wärme ab. Die Geschwindigkeit des Abkühlungsprozesses des Sterns hängt mit seiner Zusammensetzung zusammen.
Anhand der Daten konnten die Astronomen einiges über diesen Weißen Zwerg und seine Umgebung herausfinden. Das Alter des Systems beträgt etwa 7,3 Milliarden Jahre. Das Alter des Weißen Zwerges scheint etwa 4,2 Milliarden Jahre zu betragen. Die Diskrepanz beträgt 3,1 Milliarden Jahre, was darauf hindeutet, dass die Kristallisationsrate die Abkühlungsrate des Weißen Zwergs um etwa eine Milliarde Jahre verlangsamt hat.
Eine solche Abkühlung wirkt sich auch auf die Helligkeit des Sterns und seine Farbe aus. Bei HD 190412 C haben die Astronomen erkannt, dass sein Temperatur-Masse-Profil darauf hindeutet, dass sich der Stern in einen Diamanten verwandeln wird. Konkreter: Das Zentrum des Sterns wird sich allmählich - also in einigen Milliarden Jahren - zu einem dichten, harten kosmischen Diamanten aus kristallisiertem Kohlenstoff und Sauerstoff verwandeln.
Mehr über die Studie
Das Forschungsteam besteht aus Wissenschaftlern der Universitäten von Southern Queensland, Victoria, Warwick und des Kavli-Instituts für Astrophysik und Weltraumforschung. Ihre Studie haben sie am 5. Juni 2023 auf dem Pre-Printserver arXiv unter dem Titel A Crystallizing White Dwarf in a Sirius-Like Quadruple System(öffnet im neuen Fenster) (Ein kristallisierender Weißer Zwerg in einem Sirius-ähnlichen Quadrupel-System) publiziert. Der Artikel wird auch im Fachmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erscheinen.