Antike Artefakte: Astronomen haben die ältesten Planetentrümmer in der Milchstraße entdeckt, einem Planetensystem, das mehr als 10 Milliarden Jahre alt ist. Gesteins- und Eisstücke wurden in den Schalen von zwei Weißen Zwergen gefunden, die 90 und 120 Lichtjahre entfernt sind. Laut Statistik müssen ihre Planetensysteme die Verwandlung der ersten Sterne in Rote Riesen und Weiße Zwerge überstanden haben, dann aber zusammengebrochen sein.
Wenn unsere Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren das Ende ihres Lebenszyklus erreicht, bedeutet das das Ende der Erde und aller Planeten im Sonnensystem: Sie werden die Sonne verschlucken, die zu einem Roten Riesen zusammenbrechen wird. . Was von unserem Stern übrig bleibt, nachdem er seine Hülle abgeworfen hat, ist ein Weißer Zwerg, der nur die äußeren Planeten unseres Systems umkreist. Der einzige Beweis für das Vorhandensein interner Satelliten sind “Schäden” durch schwere Elemente auf der Oberfläche der weißen Pflanze.
Zwei alte weiße Bäume in Sicht
Solche Verunreinigungen auf dem Weißen Zwerg liefern nun Hinweise auf das älteste bekannte Planetensystem in unserer Milchstraße. Astronomen unter der Leitung von Abigail Elms von der University of Warwick entdeckten es, als sie zwei sehr kühle Weiße Zwerge in der Nähe unseres Sonnensystems untersuchten. Die vom europäischen Gaia-Satelliten entdeckten Sternreste WDJ2147-4035 und WDJ1922+0233 sind 90 und 120 Lichtjahre entfernt.
Um das Alter und die Zusammensetzung von Weißen Zwergen weiter zu bestimmen, analysierten Elms und sein Team ihr Lichtspektrum und ihre elementaren Signaturen mit mehreren bodengestützten Teleskopen. Diese Daten zeigen, dass sich der leicht rote Sternrest WDJ2147-4035 aus einem Vorläuferstern mit einer Masse von etwa 2,5 Sonnenmassen gebildet hat und bereits 10,7 Milliarden Jahre alt ist.
Der zweite, etwas blauere Weiße Zwerg WDJ1922+0233 ist wahrscheinlich ein 9 Milliarden Jahre alter Sternüberrest und aus einem etwa sonnengroßen Stern entstanden. Sein Gesamtalter ist jedoch aufgrund von Problemen bei der Schätzung der Menge noch unklar.
“Kontaminiert” durch Winterschutt
Das Wichtigste aber: Im Lichtspektrum beider Weißer Zwerge entdeckten Astronomen Spektrallinien von Elementen, die schwerer als Helium und Wasserstoff sind – und damit Hinweise auf eine „Verunreinigung“ der Überreste dieser Sterne durch Trümmer anderer Himmelskörper. Unter den beiden ältesten Elementen entdeckten Elms und sein Team Natrium, Lithium, Kalium und Kohlenstoff. Damit ist er der älteste bekannte „verschmutzte“ Weiße Zwerg in der Milchstraße.
Aber woher kommt die Verschmutzung? Forscher schließen aus der Spektralanalyse, dass diese Elemente aus den Trümmern eines Planeten oder Planetensystems stammen müssen. Wahrscheinlich überlebte er die Expansion des Vorläufersterns zu einem Roten Riesen, wurde dann aber vom Weißen Zwerg zerstört und verschluckt. Wie Astronomen erklären, ist WDJ2147-4035 der älteste Beweis für ein Planetensystem in unserer Galaxie.
Die Art des Bodens, auf dem es gegessen wurde, ist bisher nur teilweise aufgeklärt. „Der rot-weiße Zwerg WDJ2147-4035 ist immer noch ein Rätsel, weil das Material, aus dem er besteht, anders ist als alles andere in unserem Sonnensystem“, sagt Elms. Hier bedarf es weiterer Forschung.
Kontinentales krustenähnliches Material der Erde
Auch andere Weiße Zwerge tragen Spuren alter Erdtrümmer in ihren Schalen – die sind aber viel einfacher zuzuordnen. Elms und sein Team fanden in seinem Spektrum Anzeichen von Natrium, Kalzium und Kalium. Aus ihren Proportionen schlussfolgern Astronomen, dass dieser Weiße Zwerg den Großteil und die Masse der kontinentalen Erdkruste angezogen und einverleibt haben muss.
„Diese metallreichen Sternenreste bestätigen, dass es andere erdähnliche Planetensysteme gibt“, sagt Elms. Trümmer in der Hülle des Weißen Zwergs könnten von einem kleinen erdähnlichen Planeten oder mehreren Planetenkörpern – großen, protoplanetaren Zecken – stammen, berichten die Forscher. Sie vermuten, dass die letzten dieser Trümmer erst vor 4 bis 15 Millionen Jahren in die interstellaren Überreste gefallen sind.
Ein Fenster in die Vergangenheit unserer Galaxie
Zusammen sind die beiden Weißen Zwerge die ältesten und kühlsten „verschmutzten“ Sterne – und der älteste Beweis für ein frühes Planetensystem in der Milchstraße. „Es ist erstaunlich, wenn man bedenkt, dass diese Systeme vor 10 Milliarden Jahren existierten und dass diese Planeten starben, bevor die Erde entstand“, sagt Elms. Auf diese Weise öffnen alte Weiße Zwerge ein Fenster in die Vergangenheit unserer Galaxie.
Und sie sind keineswegs eine Ausnahme: Astronomen haben bereits herausgefunden, dass die Kontamination mit schweren Elementen bekanntermaßen rund ein Viertel der Weißen Zwerge ausmacht. Das erklärt, wie viele Planeten und Mondsysteme es in unserer Galaxie gab und noch gibt. (Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, 2022; doi:10.1093/mnras/stac2908)
Quelle: Universität Warwick
