Ein Weißer Zwerg ist von zerrissenen Teilen seiner inneren Planeten und seines Kuipergürtels umgeben

Was wird aus unserer Sonne?

In mehreren Milliarden Jahren wird es aufhören zu fusionieren, zu einem Weißen Zwerg zusammenschrumpfen und nur noch Restwärme abgeben. Dort wird es sitzen, schlafend und im Koma liegend.

Aber die Sonne verankert das gesamte Sonnensystem. Was wird mit der Erde passieren? Auf den Rest der Planeten? Zu den übrigen Objekten im Sonnensystem?

Unsere Sonne erscheint während eines Menschenlebens relativ ruhig. Es ist jetzt fest in der Hauptsequenz und verrichtet zuverlässig seine Arbeit, indem es Wasserstoff zu Helium fusioniert. Aber dieser Zustand wird nicht ewig andauern; Sterne machen seltsame Dinge, wenn sie älter werden.

Irgendwann wird die Sonne aus ihrem Fusionsleben heraus altern und ein roter Riese werden. Dann wird es seine äußeren Schichten in einen wunderschönen Nebel abwerfen. Der Nebel wird sich nach etwa 20.000 Jahren auflösen, und nur der tote Kern unserer einst glorreichen Sonne wird übrig bleiben. Ohne den nach außen gerichteten Druck der Fusion übernimmt die Schwerkraft und zermalmt die Überreste des Sterns zu einem Ball aus entarteter Materie von der Größe der Erde. Es wird ein Weißer Zwerg sein, eine brodelnde Asche aus inertem Kohlenstoff und Sauerstoff, die für Billionen von Jahren – vielleicht länger – Restwärme ausstrahlt.

Weiße Zwerge sind einer dieser seltsamen Endzustände, in denen sich einige Sterne befinden, nachdem ihr Fusionsleben vorbei ist. Aber Astronomen glauben, dass fast alle Sterne Planeten beherbergen. Was passiert mit den Planeten um einen Stern, wenn er in einen Weißen Zwerg übergeht?

Astronomen können nicht in die Zukunft sehen, aber sie können existierende Weiße Zwerge beobachten und nach Hinweisen auf das Schicksal ihrer Planeten suchen.

Das hat ein Forscherteam aus Deutschland und den USA in ihrem Artikel mit dem Titel „Unusual Abundances from Planetary System Material Polluting the White Dwarf G238-44“ getan. Sie untersuchten Beobachtungsdaten des Weißen Zwergs von Hubble, dem Keck-Observatorium und FUSE, dem Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer. Das Astrophysikalische Journal haben ihr Papier zur Veröffentlichung angenommen und es ist auf der Preprint-Site arXiv.org verfügbar.

G238-44 ist etwa 86 Lichtjahre entfernt und hat eine von Wasserstoff dominierte Atmosphäre, die mit anderen Elementen verschmutzt ist, darunter Kohlenstoff, Neon, Sauerstoff, Schwefel und Eisen. Daten von Keck aus 24 Jahren zeigen eine stabile und kontinuierliche Akkretion dieser Materialien aus einem zirkumstellaren Reservoir auf den Weißen Zwerg. Die Forscher sagen auch, dass sie „ein anomales Häufigkeitsmuster und Beweise für das Vorhandensein von metallischem Eisen“ entdeckt haben. Könnten das Eisen und die anderen Elemente von einem einzigen Elternkörper stammen? Oder braucht es zwei Körper, um das Vorhandensein all dieser Materialien zu erklären?

Die Forscher sagen, wenn dieses metallische Eisen von einem einzigen Elternkörper stammt, ist dieser Elternkörper anders als alles in unserem eigenen Sonnensystem. „Im Rahmen der Unsicherheiten können wir feststellen, dass das Ausgangsmaterial reich an Stickstoff ist und wahrscheinlich eine erhebliche Menge an metallischem Eisen enthält“, schreiben die Autoren. „Diese Mischung ist anders als alle bekannten Körper des Sonnensystems.“

Wenn es von zwei getrennten Körpern stammt, schreiben sie, dann besteht einer aus merkurartigem, eisenreichem Material, und der andere könnte ein eisiges Kuipergürtel-Objekt sein. Diese Objekte haben unterschiedliche Zusammensetzungen und zusammen liefern sie „chemische Beweise für sowohl felsige als auch eisige Körper in einem exoplanetaren System“, heißt es in dem Papier.

Die Mischung der Elemente und wie sie in einem Sonnensystem erscheinen, ist der Schlüssel zu dieser Arbeit. Sauerstoff ist vielseitig und kommt überall in einem Sonnensystem vor und ist ein Bestandteil aller Objekte. Aber Kohlenstoff, Stickstoff und Eisen sind unterschiedlich. Die Autoren beschreiben sie als „viel spezialisierter“. Objekte, die sich in der Nähe des Muttersterns bilden, haben eine größere Menge an Fe, während N nur in signifikanten Mengen jenseits der Frostgrenze des Sonnensystems entsteht. „Wir erwarten nicht, dass Objekte mit hohem Fe-Gehalt auch einen hohen N-Gehalt aufweisen. G238-44 bricht diesen Trend und hat sowohl einen hohen Fe/O- als auch N/O-Gehalt“, schreiben die Autoren. „Das vorgeschlagene Zwei-Körper-Modell ist in der Lage, diese ungewöhnliche Eigenschaft zu reproduzieren.“

„Wir vermuten, dass G238-44 gleichzeitig ein metallreiches Exo-Planetesimal- und ein flüchtiges Exo-Kuiper-Gürtel-Objekt akkretiert. Wenn unsere Interpretation richtig ist, wäre dies der erste Beweis für die gleichzeitige Akkretion von zwei unterschiedlichen Mutterkörpern ein weißer Zwerg“, schreiben die Autoren. Sie sagen, dass der Weiße Zwerg Material aus einem metallreichen Körper und einem flüchtigen Körper in einem Verhältnis von 1,7:1 ansammelt.

Die Autoren sagen auch, dass es ein Beweis für ein Planetensystem ist, das so gestört ist, dass es gleichzeitig asteroidenähnliche Objekte aus dem inneren Sonnensystem und eisige Objekte aus den entfernten Bereichen seines Systems einfängt.

Was bedeutet das für die Erde und den Rest des Sonnensystems? Es ist schwierig, sich die ferne Zukunft der Erde vorzustellen, da die Sonne die Hauptreihe verlässt und schließlich zu einem Weißen Zwerg wird. Aber wie diese Studie zeigt, ist es unwahrscheinlich, dass irgendetwas den Übergang überleben kann, insbesondere etwas, das der Sonne so nahe ist wie die Erde.

Selbst im optimistischsten Moschus-Dunst ist es unmöglich, sich vorzustellen, dass die Erde und die Menschheit die katastrophalen Folgen überleben würden, wenn die Sonne die Hauptsequenz verlässt. Die Sonne wird sich ausdehnen und die inneren Planeten zerstören und möglicherweise die Erde selbst verschlingen. Dies alles wird sich über Milliarden von Jahren abspielen, und einige Denker schlagen vor, dass die Menschheit in der Lage sein wird, unseren Weg zum äußeren Sonnensystem zu „planetenhüpfen“, Zerstörung zu vermeiden und sich nach außen zu bewegen, wenn sich die bewohnbare Zone der Sonne während der Phase des Roten Riesen ausdehnt.

Aber diese Studie zeigt, dass selbst der weit entfernte Kuipergürtel den Verwüstungen einer sterbenden Sonne möglicherweise nicht entgeht. Was bedeutet das für alle unglaublich weit entfernten menschlichen Nachkommen?

Die Erde und die Menschheit werden ausgelöscht, und keine andere Zivilisation wird jemals von uns und unseren krönenden Errungenschaften erfahren – Heavy Metal, Eishockey und den Rest.

Stattdessen werden ihre Astronomen kurz einen unauffälligen Weißen Zwerg bemerken, der von schwereren Elementen wie Eisen, Schwefel und Kohlenstoff umgeben ist. Sie werden zu dem Schluss kommen, dass der Stern einst von felsigen Planeten umgeben war, und sich fragen, wie viele. Vielleicht schreiben sie eine Abhandlung darüber.

Dann schwenken sie ihr Teleskop und ziehen weiter.

Aber die Sonne wird nicht fertig. Es wird nicht ewig ein Weißer Zwerg bleiben. In der fernsten Zukunft, die sich jeder vorstellen kann, wird die Sonne zu einem schwarzen Zwerg, einem theoretischen Objekt, das so alt ist, dass es in unserem jungen Universum noch keines gibt.

Aber im Moment ist die Sonne zuverlässig und ruhig, auch wenn die Menschheit es nicht ist.