Freitag, 26. August 2011

Ferner Stern wurde zu Diamantplanet

Der Millisekundenpulsar "PSR J1719-1438" mit einer 5,7 ms Pulsperiode im Zentrum sowie die Umlaufbahn seines Planeten im Vergleich zur Größe der Sonne (gelb markiert). | Copyright: Matthew Bailes

Bonn/ Deutschland - Ein internationales Astronomen-Team hat mittels Radiobeobachtungen etwa 4000 Lichtjahre von der Erde entfernt in Richtung des Sternbilds Serpens (Schlange) in der Ebene unserer Milchstraße einen Stern entdeckt, der sich in einen Planeten aus Diamant verwandelt. Zudem umkreist der Diamantplanet einen ungewöhnlichen Stern mit extrem hoher Dichte, einen Pulsar.

Bei Pulsaren handelt es sich um das extreme Endstadium der Sternentwicklung. Die schnell rotierenden Neutronensterne von der Größe einer Stadt wie Köln senden einen stark gebündelten Strahl von Radiowellen aus. Streicht dieser Strahl aufgrund der Rotation des Sterns – ähnlich dem Lichtkegel eines Leuchtturms – über die Erde, fangen Radioteleskope ein regelmäßig wiederkehrendes Signal auf.

Bei dem neu entdeckten Pulsar mit der Bezeichnung "PSR J1719-1438" fanden die Astronomen aus Australien, Italien, Großbritannien, den USA und Deutschland, darunter Michael Kramer vom Bonner "Max-Planck-Institut für Radioastronomie" (MPIFR) eine regelmäßige Modulation in den Ankunftszeiten der Signale. Verursacht wird diese "Störung" offenbar durch die Gravitation eines massearmen Begleiters. "Die Art der Modulation verriet den Forschern einiges über den kleinen Himmelskörper", erläutert die Pressemitteilung des MPIFR. "Mit einem Durchmesser von nur 60000 Kilometern ist er etwa halb so groß wie Jupiter. Er umkreist den Pulsar in gerade mal zwei Stunden und zehn Minuten in einem Abstand von 600000 Kilometern – das ist nur wenig mehr als der Radius unserer Sonne. Damit läuft der Planet so nah um den Pulsar, dass ihn die Schwerkraft eigentlich auseinanderreißen müsste."

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Die Dichte des Planeten ist mindestens so hoch wie die von Platin und verrät den Forschern viel über seinen Ursprung. Die Wissenschaftler glauben, dass der Begleitplanet der winzige Kern eines einst massereichen Sterns ist, der nur knapp der Zerstörung, da seine übrige Materie einst von dem Pulsar aufgesogen wurde.

"J1719-1438 gehört zu einer extrem schnell rotierenden Sorte von Neutronensternen, Millisekundenpulsare genannt. Er dreht sich mehr als 10000-mal pro Sekunde um die eigene Achse, hat die 1,4-fache Masse der Sonne, aber einen Radius von nur rund 20 Kilometern. Ungefähr 70 Prozent der Pulsare besitzen Partner unterschiedlicher Art. Die Astronomen nehmen an, dass es diese Begleiter sind, die noch als Stern einen alten, langsam rotierenden Pulsar durch den Transfer von Masse auf eine sehr hohe Umlaufgeschwindigkeit beschleunigen. Das Resultat ist ein schnell rotierender Millisekundenpulsar mit einem in der Masse geschrumpften Begleiter – häufig einem Weißen Zwerg."

Im Falle von "PSR J1719-1438" dreht sich das ungleiche Paar derart dicht umeinander, dass es sich bei dem Begleiter nur um einen sehr stark massereduzierten Weißen Zwerg handeln kann, der seine gesamten äußeren Schichten und mehr als 99,9 Prozent der ursprünglichen Masse verloren hat. Der Rest dürfte überwiegend aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehen, da sich mit leichteren Elementen wie Wasserstoff und Helium die aus den Beobachtungen gewonnenen Daten nicht erklären lassen. Die abgeleitete Dichte lässt darauf schließen, dass das Material mit Sicherheit in einem kristallinen Zustand vorliegt; ein großer Teil des Sterns könnte daher ähnlich wie ein Diamant aufgebaut sein.

"Das endgültige Schicksal dieses Doppelsterns hängt von Masse und Umlaufperiode des Gebersterns zur Zeit des Massentransfers ab. Das seltene Auftreten von Millisekundenpulsaren mit Begleitern von Planetenmasse bedeutet, dass die Entstehung solcher exotischen Planeten eher die Ausnahme als die Regel darstellt und das Zusammentreffen von speziellen Bedingungen erforderlich macht“, erläutert Benjamin Stappers von der Universität Manchester.

Das Projekt ist Teil einer systematischen Suche nach Pulsaren am gesamten Firmament, an der sich das 100-Meter-Radioteleskop Effelsberg des "Max-Planck-Instituts für Radioastronomie" mit Messungen in der nördlichen Hemisphäre beteiligt. "Wir haben hier die bisher größte und empfindlichste Kartierung von Pulsaren am ganzen Himmel", sagt Michael Kramer, Direktor am Bonner Max-Planck-Institut. "Wir erwarten eine Reihe von aufregenden neuen Ergebnissen mit diesem Programm. Es ist schön zu sehen, dass dies bereits losgeht und es wird noch mehr kommen. Denn es gibt noch eine ganze Menge, was wir über Pulsare und fundamentale Physik in den kommenden Jahren herausfinden wollen."

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Quellen: mpifr-bonn.mpg.de / grenzwissenschaft-aktuell.de

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