Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/a>\u201c. Zum Autorenteam geh\u00f6rt auch der Kieler Astrophysiker Detlev Koester.<\/p>\nWie Wei\u00dfe Zwerge die Chemie untergegangener Welten bewahren<\/p>\n
Wei\u00dfe Zwerge sind extrem dichte, erdgro\u00dfe \u00dcberreste ausgebrannter Sterne, die typischerweise mehr als die H\u00e4lfte der Sonnenmasse aufweisen. Durch ihre enorme Oberfl\u00e4chenbeschleunigung sinken schwere Elemente innerhalb astronomisch kurzer Zeitr\u00e4ume unter die sichtbare Fotosph\u00e4re ab.<\/p>\n
Die Atmosph\u00e4ren Wei\u00dfer Zwerge sollten daher fast ausschlie\u00dflich aus Wasserstoff oder Helium bestehen. Werden im Spektrum dennoch Metalle wie Eisen, Magnesium oder Calcium sichtbar \u2013 in der Astronomie gelten alle Elemente schwerer als Helium als Metalle \u2013, deutet das bei diesen Sternen stark auf eine Aufnahme von Material von au\u00dfen hin.<\/p>\n
Geraten planetare \u00dcberreste auf instabile Bahnen und \u00fcberschreiten die Roche-Grenze des Wei\u00dfen Zwergs, werden sie durch Gezeitenkr\u00e4fte zerrissen. Aus den Bruchst\u00fccken kann sich eine Tr\u00fcmmerscheibe bilden, deren Material nach und nach auf den Stern st\u00fcrzt. Etwa 20 bis 50 % aller Wei\u00dfen Zwerge zeigen solche Metallverunreinigungen.<\/p>\n
DESI misst bis zu 5000 Objekte gleichzeitig<\/p>\n
Installiert ist DESI am 4-Meter-Mayall-Teleskop auf dem Kitt Peak in Arizona. Die technische Besonderheit liegt auf der Fokalebene: 5000 robotisch gesteuerte Positionierer richten jeweils eine Glasfaser exakt auf ein Himmelsobjekt aus. Die Fasern leiten das Licht an zehn Spektrografen weiter, die das Spektrum im Wellenl\u00e4ngenbereich von 360 bis 980 nm zerlegen.<\/p>\n
Im ersten gro\u00dfen DESI-Datensatz sp\u00fcrten die Algorithmen unter rund 64.000 Kandidaten f\u00fcr Wei\u00dfe Zwerge etwa 1700 Objekte mit klaren Metalllinien auf. Rund 81 % dieser Systeme waren zuvor nicht als metallangereicherte Wei\u00dfe Zwerge bekannt. F\u00fcr die aktuelle Pilotstudie w\u00e4hlte das Team zw\u00f6lf Sterne aus, deren Spektren besonders viele deutlich erkennbare Metalllinien aufwiesen. Neun davon wurden erstmals als metallangereicherte Wei\u00dfe Zwerge identifiziert.<\/p>\n
Bis zu zehn Elemente in einem einzigen Sternspektrum<\/p>\n
Bei acht der zw\u00f6lf Systeme konnten die Forschenden mindestens sechs Metalle nachweisen. Bei sieben Sternen best\u00e4tigten und erg\u00e4nzten Messungen mit dem X-shooter-Spektrografen am Very Large Telescope (VLT) der ESO in Chile die DESI-Daten. Seine h\u00f6here spektrale Aufl\u00f6sung machte weitere Spurenelemente wie Titan, Chrom, Mangan und Nickel sichtbar.<\/p>\n
Die Auswertung ist allerdings komplex: Da unterschiedliche Elemente unterschiedlich schnell durch die Sternatmosph\u00e4re diffundieren, spiegeln die gemessenen H\u00e4ufigkeiten nicht direkt die urspr\u00fcngliche Zusammensetzung des Verursachers wider. \u00dcber astrophysikalische Diffusionsmodelle muss rekonstruiert werden, ob der Akkretionsprozess noch andauert oder bereits abgeschlossen ist. Die Rechnungen sprechen bei den meisten der untersuchten Sterne wahrscheinlich f\u00fcr eine aktive Materialaufnahme \u2013 obwohl direkte Infrarot-Nachweise einer warmen Staubscheibe in den vorliegenden Daten fehlen.<\/p>\n
Nachgewiesenes Elementmuster
\nM\u00f6gliche Herkunft des zerst\u00f6rten Himmelsk\u00f6rpers<\/p>\n
Ausgewogenes Verh\u00e4ltnis von Silikaten und Eisen
\nChondriten\u00e4hnliches, urspr\u00fcngliches Gesteinsmaterial<\/p>\n
Hoher Eisen\u00fcberschuss, etwa bei WD 0850+3208
\nKernreiches Material eines differenzierten planetaren K\u00f6rpers<\/p>\n
Eisenarm und silikatreich
\nM\u00f6gliches Mantelmaterial eines differenzierten K\u00f6rpers<\/p>\n
Sauerstoff\u00fcberschuss
\nM\u00f6glicher Hinweis auf wasserreiches Ausgangsmaterial<\/p>\n
Mindestmassen von Janus bis Charon<\/p>\n
\u00dcber die Integration der Elementh\u00e4ufigkeiten in der Konvektionszone berechnete das Team auch die Mindestmasse der aufgenommenen schweren Elemente. Die Spanne reicht von der Masse des Saturnmonds Janus bis hin zur Masse des Plutomonds Charon.<\/p>\n
Wichtig f\u00fcr die Interpretation: Hierbei handelt es sich um strikte Untergrenzen. Bereits tief abgesunkene Elemente oder nicht erfasste Stoffe sind nicht eingerechnet. Die urspr\u00fcnglichen planetaren K\u00f6rper k\u00f6nnen also erheblich massereicher gewesen sein.<\/p>\n
Wasserreicher Exoplaneten-M\u00fcll?<\/p>\n
Besonders interessant ist die Auswertung des Sauerstoffgehalts, die bei sechs Systemen gelang. Zieht man die Menge an Sauerstoff ab, die in typischen Gesteinsverbindungen gebunden sein d\u00fcrfte, verbleibt bei zwei Wei\u00dfen Zwergen ein m\u00f6glicher Sauerstoff\u00fcberschuss.<\/p>\n
Dieser \u00dcberschuss l\u00e4sst sich unter anderem durch Wasser im urspr\u00fcnglichen Himmelsk\u00f6rper erkl\u00e4ren. Beim System WD 0452\u22120214 sind die entsprechenden Sauerstofflinien so ausgepr\u00e4gt, dass das Modell vergleichsweise stark f\u00fcr einen wasserreichen K\u00f6rper spricht. Beim zweiten Kandidaten, WD 1352+0323, sind die Signale schw\u00e4cher; hier sind empfindlichere Nachfolgebeobachtungen n\u00f6tig. Wasser oder organische Verbindungen wurden nicht direkt gemessen \u2013 die R\u00fcckschl\u00fcsse basieren auf st\u00f6chiometrischen sowie astrophysikalischen Modellen der Atmosph\u00e4renzusammensetzung.<\/p>\n
Die Suchmaschine f\u00fcr die Exogeologie der Zukunft<\/p>\n
Von den mehr als 1700 bekannten metallreichen Wei\u00dfen Zwergen zeigten bisher nur etwa 86 Sterne mehr als f\u00fcnf verschiedene Metalle \u2013 eine wichtige Voraussetzung f\u00fcr eine detailliertere geochemische Rekonstruktion. Die kleine Pilotstudie lieferte auf Anhieb acht Systeme dieser seltenen Gruppe.<\/p>\n
Damit zeigt sich der Mehrwert der kosmologischen Durchmusterung f\u00fcr die Stellarastronomie: DESI arbeitet als effizienter Vorfilter. Das Instrument identifiziert unter Zehntausenden Kandidaten jene Systeme, die sich f\u00fcr detaillierte spektroskopische Analysen mit h\u00f6her aufl\u00f6senden Gro\u00dfteleskopen eignen. Ein Werkzeug zur Erforschung der Kosmologie wird so auch zu einem Instrument f\u00fcr die Exogeologie zerst\u00f6rter Welten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"DESI findet in zw\u00f6lf Wei\u00dfen Zwergen die Spuren zerst\u00f6rter Planetenk\u00f6rper. Ihre Zusammensetzung reicht von trockenem Gestein bis zu…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":311709,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[16],"tags":[46,42,44,97,96,101,98,43256,100,99],"class_list":["post-311708","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-wissenschaft-technik","tag-at","tag-austria","tag-oesterreich","tag-science","tag-science-technology","tag-technik","tag-technology","tag-teleskop","tag-wissenschaft","tag-wissenschaft-technik"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@at\/117031691160084386","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/311708","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=311708"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/311708\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/media\/311709"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=311708"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=311708"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=311708"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
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