In 1.300 Lichtjahren Entfernung wurde ein seltsamer „zweiseitiger“ Stern entdeckt, dessen eine Seite aus Wasserstoff und dessen andere aus Helium besteht.

Künstlerische Darstellung des neu entdeckten doppelseitigen Weißen Zwergs „Janus“

Astronomen haben vor kurzem einen sehr merkwürdigen Weißen Zwerg entdeckt, dessen beide Seiten völlig unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen: Eine Seite besteht vollständig aus Wasserstoff, während die andere Seite vollständig aus Helium besteht. Dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler einen solchen „zweiseitigen“ Weißen Zwerg entdeckt haben. Aus diesem Grund benannten Wissenschaftler diesen einzigartigen Weißen Zwerg nach Janus, dem zweigesichtigen Gott aus der römischen Mythologie .

Die Entdeckung von Janus war reiner Zufall. Bei der Suche nach den Überresten toter Sterne in der Zwicky Transient Facility in Kalifornien entdeckten Forscher unerwartet ein seltsames Signal. Anschließend beobachteten sie ihn mehrere Male mit verschiedenen anderen Teleskopen und entdeckten schließlich die erstaunlichen „zweiseitigen“ Merkmale von Janus. „Als ich anderen Leuten diese Beobachtungen zeigte, waren sie verblüfft“, sagte Dr. Ilaria Caiazzo, eine Astrophysikerin am Caltech, die die Forschung leitete.

Beobachtungen zeigen, dass sich Janus in Richtung des Sternbilds Schwan befindet, mehr als 1.300 Lichtjahre von der Erde entfernt, und sich alle 15 Minuten einmal dreht. Bei näherer Betrachtung erscheinen beide Seiten von Janus blau und von ähnlicher Helligkeit, die Heliumseite hat jedoch ein körniges Aussehen wie unsere Sonne, während die Wasserstoffseite glatt erscheint.

Schematische Darstellung des Magnetfelds um den doppelseitigen Weißen Zwerg Janus, dessen magnetische Feldstärke an der Oberfläche ungleichmäßig verteilt sein kann.

Wie kam es, dass Janus „zwei Gesichter“ hatte?

Weiße Zwerge sind die Überreste der meisten toten Sterne und weisen eine extrem hohe Dichte auf. Sie sind etwa so groß wie ein erdähnlicher Planet, haben aber eine Masse, die mit der unserer Sonne vergleichbar ist. Damit gehören sie nach Neutronensternen und Schwarzen Löchern zu den dichtesten Objekten im Weltraum.

Unter dem Einfluss der enormen Schwerkraft an der Oberfläche des Weißen Zwergs sinken schwerere Elemente zum Zentrum hin, während die oberen Schichten nur die leichtesten Elemente enthalten, normalerweise Wasserstoff oder Helium.

Wenn ein Weißer Zwerg heiß ist, ist seine Oberfläche mit Helium besetzt. Wenn die Temperatur eines Weißen Zwergs unter 30.000 Grad Celsius fällt, sinkt Helium ins Innere, während Wasserstoff an die Oberfläche steigt. Wenn sich der Weiße Zwerg wieder erwärmt, sinkt der Wasserstoff und das Helium erscheint wieder auf der Oberfläche des Weißen Zwergs. Janus könnte sich irgendwo zwischen diesen beiden Übergangsstadien befinden, und Wissenschaftler haben noch nie einen Weißen Zwerg in einem ähnlichen Übergangsstadium entdeckt.

Was die Ursache für die Entstehung der „Doppelseite“ des Janus angeht, glauben die Forscher, dass es derzeit schwierig ist, eine Erklärung zu finden. Ein möglicher Grund ist, dass Janus einen seltenen Veränderungsprozess durchlief.

Die Forscher spekulieren, dass es auch mit dem Magnetfeld im Inneren von Janus zusammenhängen könnte. Magnetfelder können die Verteilung und Bewegung von Materie auf der Oberfläche eines Sterns beeinflussen. Wenn im Inneren von Janus ein Magnetfeld vorhanden ist, das auf einer Seite stärker ist als auf der anderen, könnte dies dazu führen, dass sich Wasserstoff und Helium in unterschiedlichen Hemisphären ansammeln, wobei sich im Bereich mit dem stärkeren Magnetfeld ein Wasserstoff-„Ozean“ bildet. Aktuelle Beobachtungsdaten können dies jedoch nicht beweisen.

Könnte Janus ein Doppelsternsystem sein, das aus einem Weißen Zwerg besteht, dessen Spektrum von Wasserstoff dominiert wird, und einem Weißen Zwerg, dessen Spektrum von Helium dominiert wird? Aktuelle Beobachtungen schließen diese Möglichkeit aus.

Auf jeden Fall ist Janus ein ganz besonderer Stern, der das Verständnis der Astronomen von der Evolution weißer Zwerge auf die Probe stellt. In Zukunft hoffen die Forscher auch, weitere Himmelskörper wie Janus zu finden, um die Geheimnisse hinter „doppelseitigen“ Weißen Zwergen zu lüften.

Zusammengestellt von: Youyou

Planung: Zhang Chao, Li Peiyuan, Yang Liu

Rezensiert von: Li Xin, Forschungsbibliothekar des Beijing Planetarium