EIN WEISSER ZWERG MIT ZWEI GASRINGEN

Viele Planetensysteme überleben ihren Stern. Wenn er zu einem Weißen Zwerg wird – dem dichten Überrest, der zurückbleibt –, können sich Staubscheiben um ihn bilden, und planetare Trümmer, die auf ihn fallen, hinterlassen chemische Spuren in seiner Atmosphäre. Einige dieser Scheiben enthalten auch Gas. Dieses Gas leuchtet bei genau bestimmten Wellenlängen, meist in einem Trio infraroter Linien des Kalziums. Bei allen 21 bisher bekannten Gasscheiben hat jede Linie dieselbe Form: zwei Spitzen.

Warum ein rotierender Ring zwei Spitzen zeichnet

Bei einer schräg gesehenen Gasscheibe kommt die eine Seite auf uns zu, die andere entfernt sich. Der Doppler-Effekt verschiebt das Licht der herannahenden Seite zu etwas kürzeren Wellenlängen und das Licht der sich entfernenden Seite zu längeren. Jede Linie spaltet sich in zwei Spitzen auf, die weiter auseinanderliegen, wenn das Gas schneller kreist – und näher am Stern kreist Gas schneller, wie es Keplers Gesetze verlangen.

Die zweiundzwanzigste Scheibe

Nicola Pietro Gentile Fusillo von der Universität Triest und der Sternwarte Triest des INAF sowie Kollegen aus Warwick, Valparaíso, London und Kiel bemerkten, dass der Weiße Zwerg WD J1328−1450 mehr Infrarotlicht abgibt, als ein nackter Stern sollte: ein Zeichen für warmen Staub. Sie beobachteten ihn mit dem Spektrographen X-shooter am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte, 2021 und erneut 2023.

Der Stern hat das 0,47-Fache der Sonnenmasse, zusammengepresst in eine Kugel mit 1,5 % des Sonnenradius. Kalzium, Magnesium und Silizium in seiner Atmosphäre zeigen, dass er planetares Material verschluckt. Doch seine Kalzium- und Sauerstofflinien haben vier Spitzen statt zwei.

Die drei Kalziumlinien von WD J1328−1450 (a), jede mit vier Spitzen, gegenüber den üblichen Linien mit zwei Spitzen von SDSS J1228+1040, der prototypischen Gasscheibe (b). — Abbildung 1, Gentile Fusillo et al. (2026), arXiv:2610.37773.

Zwei Ringe und eine Lücke

Das Team gab die Linien mit zwei flachen Gasringen wieder, einer innerhalb des anderen. Gemessen in Sonnenradien – dem Radius der Sonne – reicht der innere Ring von 0,14 bis 0,34, der äußere von 0,54 bis 1,93, mit einer leeren Lücke dazwischen. Selbst der innere Rand liegt etwa neunmal so weit entfernt wie der Radius des Sterns selbst.

Die beiden Spitzen des inneren Rings liegen etwa 1.024 Kilometer pro Sekunde auseinander, die des äußeren Rings etwa 420: Das innere Gas kreist schneller. Über etwa zwei Jahre änderten sich die Linienformen kaum: Die Ringe sind stabil.

Das leuchtende Kalziumgas von oben gesehen, maßstabsgetreu: innerer Ring A, äußerer Ring B und die Lücke. Der Balken oben links entspricht einem Sonnenradius; tieferes Rot bedeutet helleres Gas. — Abbildung 3, Gentile Fusillo et al. (2026), arXiv:2610.37773.

Magnesium nur innen

Eine Magnesiumlinie hat nur zwei Spitzen: Sie stammt allein vom inneren Ring. Hätte der äußere Ring im Verhältnis zu Kalzium ebenso viel Magnesium enthalten wie der innere, würden seine Spitzen mit mehr als dem Sechsfachen des Rauschpegels hervortreten. Sie fehlen. Das Verhältnis von Magnesium zu Kalzium ist der Fingerabdruck eines Materials: etwa 5 bis 15 in Chondriten, einer Familie von Steinmeteoriten, etwa 8 im Erdmantel, etwa 1,6 in der Erdkruste. Die beiden Ringe stammen wahrscheinlich von verschiedenen Mutterkörpern – oder von verschiedenen Schichten eines Körpers, der sich in einen magnesiumreichen Mantel und eine magnesiumarme Kruste getrennt hatte.

Etwas muss jeden Ring speisen

Gas breitet sich in einer solchen Scheibe aus, doch wenn es nach außen driftet und unter etwa 1.200–1.500 Kelvin abkühlt, kondensiert es wieder zu Körnchen: Jeder Ring bleibt in der Nähe der Stelle, an der sein Gas entsteht. Was also erzeugt Gas an zwei getrennten Orten? Staub, der am inneren Rand der Scheibe verdampft, kann keine Lücke hinterlassen; Kollisionen, die den Staub zermahlen, bräuchten eine unbekannte Bremse, die nur innerhalb der Lücke wirkt.

Zwei Weiße Zwerge, zu nah beieinander, um sie zu unterscheiden? Gaia sieht einen Stern, und nur 0,067 % der Weißen Zwerge haben überhaupt eine Gasscheibe: zwei auf einmal wären sehr unwahrscheinlich. Ein Planet, der die Lücke freiräumt? Selbst der größte Eisenkörper, der nahe der Lücke überleben könnte, mit 440 Kilometern Durchmesser, hätte viel zu wenig Schwerkraft, um heißes Gas festzuhalten, berechnen die Autoren – und er würde nicht erklären, wie in den beiden Ringen zu beiden Seiten Gas entsteht.

Die Autoren wenden sich stattdessen SDSS J1228+1040 zu, wo sich ein Signal, das sich ungefähr alle zwei Stunden wiederholt, nur durch einen dichten festen Körper in der Scheibe erklären lässt, der Gas erzeugt, während er mit dem Staub wechselwirkt. Ihr Vorschlag: ein solcher Planetesimal – ein kleiner fester Körper von der Art, aus der Planeten aufgebaut werden – in jedem Ring.

Wie groß kann ein Überlebender sein?

So nah am Stern zieht die Schwerkraft stärker an der zugewandten Seite eines Körpers als an der abgewandten und kann ihn zerreißen. Ein Körper ohne innere Festigkeit bräuchte eine höhere Dichte als jedes bekannte Material: mindestens 3.600 Gramm pro Kubikzentimeter am inneren Rand des inneren Rings. Die beiden Überlebenden müssen innere Festigkeit besitzen. Mit der Dichte von Eisen und der Festigkeit felsiger Körper des Sonnensystems könnte der innere höchstens 45 Kilometer Durchmesser am inneren Rand seines Rings und 172 am äußeren haben – ein typischer Asteroid. Der äußere könnte 346 Kilometer am inneren Rand seines Rings und 2.340 am äußeren erreichen, und ein felsiger Körper etwa 3.500 Kilometer am äußeren Rand: von der Größe von Ceres bis zu der von Pluto oder sogar des Mondes.

Ein Schatten könnte die Lücke vortäuschen

Eine Alternative bleibt offen: eine einzige Scheibe, deren aufgeblähter innerer Rand den Bereich zwischen 0,34 und 0,54 Sonnenradien beschattet. Sie würde auch erklären, warum der innere Ring nach außen hin dunkler wird, während der äußere heller wird. Doch kein anderer Weißer Zwerg und auch kein junger Stern mit Gasscheibe zeigt vier Spitzen – nicht einmal WD J0846+5703, dessen Staubscheibe im Verhältnis zu seinem Stern mehr als doppelt so hell ist. Die Autoren finden keinen direkten Hinweis auf einen solchen Schatten und keinen Grund, warum er nur hier auftreten sollte.

Mehrere Scheibenformen passen gleich gut zum Staub. Und die unauffällige Akkretionsrate des Sterns lässt Raum für eine junge Scheibe, die vielleicht erst seit 300.000 bis 600.000 Jahren gespeist wird, in einer chaotischen frühen Phase.

Ringe an beiden Enden eines Planetenlebens

Durch Lücken getrennte Ringe sind ein vertrauter Anblick in protoplanetaren Scheiben, in denen Planeten um junge Sterne entstehen. Größenordnung und Zentralstern könnten kaum unterschiedlicher sein. Dennoch ist WD J1328−1450, schreiben die Autoren, ein Hinweis darauf, dass ähnliche Prozesse Planetensysteme sowohl bei ihrer Geburt als auch an ihrem äußersten Ende formen könnten.