EIN PLANET, GEBOREN AUS DER ASCHE SEINES STERNS

Wenn einem Stern wie der Sonne der Brennstoff ausgeht, bläht er sich zu einem Riesen auf, bläst seine äußeren Schichten ins All und hinterlässt einen Weißen Zwerg: einen dichten, langsam abkühlenden Kern. Viele Weiße Zwerge zeigen in ihrer Atmosphäre schwere Elemente, die binnen Tagen außer Sicht absinken müssten. Die Erklärung ist inzwischen gut belegt: Sie verschlucken die Trümmer zerschmetterter Planetenkörper. Diese Trümmer sind unterschiedlich, ähneln insgesamt aber dem Gestein unseres eigenen Sonnensystems.

Planeten entstehen meist zur selben Zeit wie ihr Stern, in der Scheibe aus Gas und Staub um ihn herum. Das sind Planeten der ersten Generation. Im Prinzip könnte ein Planet auch nach dem Tod seines Sterns entstehen, aus der Materie, die der Stern abgestoßen hat. Planeten um Pulsare gelten allgemein als solche der zweiten Generation. Um einen Weißen Zwerg war noch keiner identifiziert worden.

Hundert unerklärte Linien

HS 0209+0832 ist ein heißer, junger Weißer Zwerg mit etwa 35.800 Grad an der Oberfläche, erst rund 5 Millionen Jahre in seiner Abkühlung, etwa 82,6 Parsec von uns entfernt. Er ist seit Langem seltsam. Seine Wasserstoffatmosphäre enthält etwa 1 % Helium, das bei dieser Temperatur binnen Monaten absinken müsste. Und ein Ultraviolettspektrum, das das Weltraumteleskop Hubble 1999 aufnahm, zeigte Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Calcium, Titan, Nickel und Zink – plus etwa hundert Linien, die niemand zuordnen konnte.

Jamie Williams, Boris Gänsicke und Kollegen von der University of Warwick und acht weiteren Einrichtungen werteten diese Archivspektren von Hubble, vom Ultraviolettsatelliten FUSE und vom Very Large Telescope neu aus. Mit aktuellen Atomdaten erwiesen sich die meisten rätselhaften Linien als Kupfer und Niob – allein 62 Linien von Niob. Keiner von 33 anderen heißen, verschmutzten Weißen Zwergen, die FUSE beobachtet hat, zeigt Niob.

Reich an seltenen Metallen, arm an Gestein

Dann ermittelte das Team, was auf den Stern fällt. Manche Elemente werden teilweise vom Licht des Sterns selbst in der Schwebe gehalten, was die Bilanz erschwert; deshalb konzentrierten sich die Forscher auf jene, bei denen das nicht so ist. Das Ergebnis passt zu keinem bekannten Weißen Zwerg und keinem Meteoriten:

• Elemente jenseits des Eisens – Zink, Kupfer, Niob – sind stark angereichert. Relativ zu Calcium ist Niob mehr als tausendmal häufiger als in der Sonne.
• Eisen wird nicht nachgewiesen, und Silizium tritt nur in Spuren auf, während beide zusammen etwa 48 % der Erdmasse ausmachen. Es gibt mehr als doppelt so viel Nickel wie Eisen, während Nickel auf der Erde etwa 5 % des Eisens ausmacht.
• Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel sind rar: Es handelt sich nicht um einen eisigen Kometen.

Der Fingerabdruck eines sterbenden Sterns

Riesensterne am Ende ihres Lebens erzeugen die meisten Elemente des Universums, die durch langsamen Neutroneneinfang entstehen, den „s-Prozess“ – darunter Niob. Anhand von 138 Modellen solcher Sterne zeigen die Autoren, dass deren Winde bis zum Hundertfachen an Niob und Strontium angereichert sein können, mäßig an Nickel, Kupfer und Zink und gar nicht an Eisen oder Silizium.

Ihr Szenario: Ein enger Begleiter des ursprünglichen Sterns wurde während dessen Riesenphase verschlungen. Die Hülle des Sterns wurde abgestoßen und bildete eine an s-Prozess-Elementen reiche Scheibe, in der dann ein Riesenplanet heranwuchs, nahe am neugeborenen Weißen Zwerg. Bei einem gewöhnlichen Planeten dagegen könnte kein bekannter Prozess so viel Niob erzeugen: Unter 100 Sternen mit gemessenem Niob liegt das höchste Verhältnis zu Calcium mehr als 200-mal niedriger als hier.

Ein Planet, beim Verdampfen ertappt

Auch Helium kommt an, und Gesteinskörper liefern kein Helium. Die Autoren folgern, dass sich der Weiße Zwerg höchstwahrscheinlich von der Atmosphäre ernährt, die einem Riesenplaneten entweicht, der von seinem intensiven ultravioletten Licht aufgeheizt wird.

Daten des NASA-Satelliten TESS liefern einen weiteren Hinweis: Die Helligkeit des Systems schwankt um 0,12 % mit einer Periode von 4,4 Tagen, weit langsamer, als Weiße Zwerge sich üblicherweise drehen. Das würde zu einem Planeten passen, der in 0,044 Astronomischen Einheiten Abstand kreist. Zwei Deutungen werden vorgeschlagen: der Tag-Nacht-Zyklus eines jungen, noch heißen Riesenplaneten mit dunstiger Tagseite oder ein kometenartiger Schweif aus verdampftem Gas, der vor dem Stern vorbeizieht – was auch erklären könnte, warum das gemessene Helium schwankt.

Was noch nicht passt

Die Autoren benennen mehrere Rätsel. Strontium fehlt: Jedes Modell sagt mehr Strontium als Niob vorher, doch hier ist Strontium über hundertmal seltener. Niob übertrifft sogar den höchsten Wert in ihren Modellen, und der Überschuss von Nickel gegenüber Eisen ist schwer zu erklären. Einige Sterne, die mit Material von Riesensternen angereichert sind, zeigen ebenfalls mehr Niob als Strontium, was auf einen Prozess hindeutet, den die Modelle übersehen; auch die Chemie in der Atmosphäre des Planeten könnte die Elemente umverteilen. Die Atmosphäre eines Planeten der zweiten Generation hat noch niemand modelliert.

Das Objekt bleibt ein Kandidat. Um weitere zu finden, schlägt das Team vor, in den Ultraviolettspektren heißer Weißer Zwerge nach derselben Signatur zu suchen: viel Kohlenstoff und s-Prozess-Elemente. Ein Nachweis von Blei würde die Zusammensetzung des ursprünglichen Sterns festlegen.