Ein neuer Typ veränderlicher Sterne

Pulsierende Weiße Zwerge mit Atmosphären aus reinem Kohlenstoff (»pulsating carbon white dwarfs«) stellen die erste neue Klasse von Veränderlichen seit über 25 Jahren dar, und auch die Entdeckung, dass es überhaupt derart exotische Weiße Zwerge gibt, ist erst ein Jahr alt: Unter 10000 neu entdeckten Weißen Zwergen, die der Sloan Digital Sky Survey ins Netz gegangen waren, haben acht Atmosphären aus reinem Kohlenstoff. Die meisten Weißen Zwerge – der Endzustand massearmer Sterne wie z.B. auch unserer Sonne und damit der meisten Milchstraßenbewohner – besitzen gemäß der Theorie Kerne aus der Fusionsasche Kohlenstoff und Sauerstoff, die sich allerdings durch eine Hülle aus Helium und bei 80% noch einer weiteren aus Wasserstoff unseren Blicken entziehen. Nicht so bei den neuartigen Weißen Zwergen, die eine Unterklasse des Typs DQ bilden: Bei ihm sind die Atmosphären von Helium und Kohlenstoff dominiert. Doch kein Modell mit beiden Elementen konnte die Spektren der seltsamen Sterne beschreiben: »Aus purer Verzweiflung«, wie sie sagen, probierten es die Entdecker schließlich mit reinem Kohlenstoff – und es passte. Wie diese Sterne allerdings in ihren unerwarteten Zustand geraten sind, ist weniger klar. Vielleicht hatten sie ursprünglich 9 bis 11 Sonnenmassen und entgingen damit gerade eben noch dem Schicksal einer Supernovaexplosion, das Sterne etwa ab 10 Sonnenmassen ereilt.

Nach noch recht vagen Überlegungen könnte die späte Evolution solcher schweren Weißen Zwerge ganz anders verlaufen als bei masseärmeren, nämlich mit einer Schalenexplosion am Ende ihres Lebens. Die Wasserstoffhülle wird dabei komplett zerstört und das Helium mit den schwereren Elementen vermischt; vielleicht sorgen danach Diffusionsprozesse der sehr heißen Sternmaterie dafür, dass eine Zeitlang nur noch Kohlenstoff außen liegt, bis beim Abkühlen erneut Helium aus der Tiefe steigt. Weiße Zwerge mit Kohlenstoffatmosphäre sind auf jeden Fall sehr selten, wie Hochrechnungen zeigen: Ohne eine gewaltige Durchmusterung des Himmels wie die SDSS wären diese Exoten wohl noch lange unentdeckt geblieben. Schon bald danach zeigten Berechnungen, dass diese Kohlenstofftzwerge instabil sein und zu Pulsationen neigen könnten: Das wäre höchst erfreulich weil das Muster dieser Schwingungen ein direktes Fenster in ihr Innenleben öffnen würde. Mit dem 2,1-Meter-Teleskop des McDonald Observatory in Texas wurde eine systematische Suche aufgenommen, die nun zu der ersten Entdeckung geführt hat: Ein 800 Lichtjahre entfernter Kohlenstoffzwerg verändert seine Helligkeit alle acht Minuten um fast zwei Prozent. Zumindest einer der neuartigen Sterne pulsiert also tatsächlich und wird dadurch bald mehr über seinen Aufbau verraten.

Daniel Fischer

Pressemitteilung: mcdonaldobservatory.org/news/releases/2008/0501.htm