Erstmals haben Astronomen Hinweise auf einen riesigen Planeten entdeckt, der einen winzigen, toten Weißen Zwergstern umkreist. Und überraschenderweise hat der neptungroße Planet mehr als den vierfachen Durchmesser des erdgroßen Sterns, den er umkreist.

“Dieser Stern hat einen Planeten, den wir nicht direkt sehen können”, sagte Studienautor Boris Gänsicke von der University of Warwick in einer Presseerklärung. “Aber weil der Stern so heiß ist, verdampft er den Planeten, und wir können die Atmosphäre nachweisen, die er verliert.” Tatsächlich schickt der glühende Stern einen Strom von verdampftem Material mit einer Geschwindigkeit von etwa 260 Millionen Tonnen pro Tag vom Planeten weg.

Die neue Entdeckung ist der erste Beweis dafür, dass ein riesiger Planet den Übergang eines Sterns zu einem Weißen Zwerg überlebt hat. Sie deutet darauf hin, dass verdampfende Planeten um tote Sterne im gesamten Universum eine gewisse Häufigkeit haben könnten. Und da sich auch unsere Sonne, wie die meisten Sterne, irgendwann zu einem Weißen Zwerg entwickelt, könnte der Fund sogar Aufschluss über das Schicksal unseres Sonnensystems geben.

Eine unerwartete Paarung

Der fragliche Weiße Zwerg mit der Bezeichnung WDJ0914+1914 befindet sich etwa 1.500 Lichtjahre entfernt im Sternbild Krebs. Obwohl der Weiße Zwerg keine Kernfusion mehr durchläuft wie ein normaler Stern, ist er aufgrund seiner anhaltenden Hitze immer noch glühend heiß: 49.500 Grad Fahrenheit (25.000 Celsius). Das ist etwa fünfmal heißer als die Sonne.

Forscher entdeckten den schwelenden Sternkern zunächst, nachdem sie etwa 7.000 Weiße Zwerge, die vom Sloan Digital Sky Survey identifiziert worden waren, durchforstet hatten. Als das Team die einzigartigen Spektren von WDJ0914+1914 analysierte, entdeckten sie die chemischen Fingerabdrücke von Wasserstoff, was eher ungewöhnlich ist. Aber sie entdeckten auch Anzeichen von Sauerstoff und Schwefel – Elemente, die sie noch nie zuvor in einem Weißen Zwerg gesehen hatten.

“Es war eine dieser Zufallsentdeckungen”, sagte Gänsicke in einer Pressemitteilung der Europäischen Südsternwarte (ESO). “Wir wussten, dass in diesem System etwas Außergewöhnliches vor sich gehen musste, und spekulierten, dass es mit einer Art planetarischem Überrest zusammenhängen könnte.”

Um besser zu verstehen, was in dem seltsamen System vor sich ging, nutzte das Team das X-Shooter-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile, um Folgebeobachtungen durchzuführen. Durch die genauere Betrachtung erfuhren die Forscher, dass die ungewöhnlichen Elemente, von denen sie dachten, sie seien in den Weißen Zwerg eingebettet, in Wirklichkeit aus einer Gasscheibe stammen, die um den toten Stern herumwirbelt.

“Zunächst dachten wir, dass es sich um einen Doppelstern mit einer Akkretionsscheibe handelt, die aus der zwischen den beiden Sternen fließenden Masse gebildet wurde”, so Gänsicke. “Unsere Beobachtungen zeigen jedoch, dass es sich um einen einzelnen Weißen Zwerg mit einer Scheibe um ihn herum handelt, die etwa zehnmal so groß ist wie unsere Sonne und nur aus Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel besteht. Ein solches System wurde noch nie zuvor gesehen, und mir war sofort klar, dass es sich um einen einzigartigen Stern handelt.”

Nachdem das Team erkannt hatte, wie ungewöhnlich der Weiße Zwerg wirklich war, konzentrierte es sich darauf, herauszufinden, wie ein solches System überhaupt entstehen konnte.

“Es dauerte ein paar Wochen, um herauszufinden, dass die einzige Möglichkeit, eine solche Scheibe zu erzeugen, die Verdampfung eines Riesenplaneten ist”, sagte Matthias Schreiber, Astronom an der Universität Valparaiso in Chile, der bei der Bestimmung der vergangenen und zukünftigen Entwicklung des bizarren Systems eine entscheidende Rolle spielte. Ihre detaillierte Analyse der Zusammensetzung der Scheibe stimmte mit dem überein, was Astronomen erwarten würden, wenn die Eingeweide eines Eisriesen wie Uranus und Neptun in den Weltraum verdampft wären.

Auf der Grundlage von Schreibers Berechnungen bedeutet die extreme Temperatur des Weißen Zwerges, dass er den nahen Riesenplaneten – der sich 0,07 Astronomische Einheiten (AE) vom Stern entfernt befindet, wobei 1 AE der Abstand zwischen Erde und Sonne ist – mit hochenergetischen Photonen bombardiert. Dies führt dazu, dass der Planet seine Masse mit einer Rate von mehr als 3.000 Tonnen pro Sekunde verliert.

Aber laut der am Mittwoch in Nature veröffentlichten Studie wird die Massenverlustrate allmählich abnehmen, wenn der Weiße Zwerg sich weiter abkühlt, bis sie schließlich nicht mehr nachweisbar ist.04 Neptunmassen.

Da sich der Riesenplanet so nahe am Weißen Zwerg befindet, sollte er nach Ansicht der Forscher während der Roten-Riesen-Phase des Sterns zerstört worden sein. Es sei denn, er ist nach dem Übergang des Sterns zu einem Weißen Zwerg nach innen gewandert.

“Diese Entdeckung ist ein großer Fortschritt, denn in den letzten zwei Jahrzehnten gab es immer mehr Hinweise darauf, dass Planetensysteme bis zum Stadium des Weißen Zwerges überleben”, sagt Gänsicke. “Wir haben viele Asteroiden, Kometen und andere kleine planetarische Objekte gesehen, die mit Weißen Zwergen zusammenstoßen, und um diese Ereignisse zu erklären, braucht man größere, planetengroße Körper, die weiter entfernt sind. Den Beweis für einen tatsächlichen Planeten zu haben, der selbst eingestreut wurde, ist ein wichtiger Schritt.”

Das endgültige Schicksal unseres Sonnensystems

In 5 Milliarden Jahren, wenn die Sonne den letzten Wasserstoff in ihrem Kern verbrannt hat, wird sie dazu übergehen, konzentrische Schalen aus Wasserstoff um ihren nun trägen Kern zu verschmelzen. Dieser instabile Prozess wird dazu führen, dass sich die Sonne zu einem Roten Riesen aufbläht, was bedeutet, dass sie Merkur, Venus und wahrscheinlich auch die Erde verschlucken wird.

Aber während sich die Sonne ausdehnt, wird der Einfluss der Schwerkraft auf ihre äußere Hülle immer geringer. Irgendwann wird sie ihre äußeren Schichten in den Weltraum abwerfen. Und wenn sie das tut, würde ein außerirdischer Astronom einen wunderschönen planetarischen Nebel sehen, der den ausgebrannten, unglaublich heißen Kern der Sonne umgibt – einen so genannten Weißen Zwerg.

In einer Begleitpublikation, die ebenfalls am Mittwoch in Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde, erforschen Schreiber und Gänsicke dieses Szenario und beschreiben, wie die zukünftige Weiße-Zwerg-Sonne, wie WDJ0914+1914, die Riesenplaneten unseres Sonnensystems verdampfen sollte.

“In gewisser Weise”, so Schreiber, “gewährt uns WDJ0914+1914 einen Blick in die sehr ferne Zukunft unseres eigenen Sonnensystems.”