Sirius und sein kleiner Begleiter. Bildnachweis: Hubble. klicken um zu vergrößern
Für Astronomen war es immer eine Quelle der Frustration, dass der nächste Weißzwergstern im Schein des hellsten Sterns am Nachthimmel begraben ist. Dieser ausgebrannte Sternrest ist ein schwacher Begleiter des strahlend blau-weißen Hundesterns Sirius, der sich im Winterkonstellation Canis Major befindet.
Jetzt hat ein internationales Team von Astronomen das scharfe Auge des Hubble-Weltraumteleskops der NASA verwendet, um das Licht vom weißen Zwerg namens Sirius B zu isolieren. Die neuen Ergebnisse ermöglichen es ihnen, die Masse des weißen Zwergs anhand der Veränderung seines intensiven Gravitationsfeldes genau zu messen die Wellenlängen des vom Stern emittierten Lichts. Solche spektroskopischen Messungen von Sirius B, die mit einem Teleskop durchgeführt wurden, das durch die Erdatmosphäre blickt, wurden durch Streulicht des sehr hellen Sirius stark kontaminiert.
"Das Studium von Sirius B fordert Astronomen seit mehr als 140 Jahren heraus", sagte Martin Barstow von der University of Leicester, Großbritannien, der Leiter des Beobachtungsteams. "Nur mit Hubble konnten wir endlich die Beobachtungen erhalten, die wir brauchen, unkontaminiert durch das Licht von Sirius, um seine Änderung der Wellenlängen zu messen."
„Die genaue Bestimmung der Masse der Weißen Zwerge ist für das Verständnis der Sternentwicklung von grundlegender Bedeutung. Unsere Sonne wird schließlich ein weißer Zwerg. Weiße Zwerge sind auch die Quelle von Supernova-Explosionen vom Typ Ia, mit denen kosmologische Entfernungen und die Expansionsrate des Universums gemessen werden. Messungen, die auf Supernovae vom Typ Ia basieren, sind von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der „dunklen Energie“, einer dominanten Abstoßungskraft, die das Universum auseinander streckt. Auch die Methode zur Bestimmung der Masse des Weißen Zwergs beruht auf einer der wichtigsten Vorhersagen von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie. Dieses Licht verliert Energie, wenn es versucht, der Schwerkraft eines kompakten Sterns zu entkommen. “
Sirius B hat einen Durchmesser von 12.000 Kilometern, weniger als die Größe der Erde, ist aber viel dichter. Sein starkes Gravitationsfeld ist 350.000 Mal größer als das der Erde, was bedeutet, dass eine 150-Pfund-Person 50 Millionen Pfund wiegen würde, wenn sie auf ihrer Oberfläche steht. Licht von der Oberfläche des heißen weißen Zwergs muss aus diesem Gravitationsfeld herausklettern und wird dabei auf längere, rötlichere Lichtwellenlängen gestreckt. Dieser Effekt, der 1916 von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt wurde, wird als Gravitationsrotverschiebung bezeichnet und ist am leichtesten in dichten, massiven und daher kompakten Objekten zu sehen, deren intensive Gravitationsfelder den Raum in der Nähe ihrer Oberflächen verzerren.
Basierend auf den Hubble-Messungen der Rotverschiebung, die mit dem Space Telescope Imaging Spectrograph durchgeführt wurden, stellte das Team fest, dass Sirius B eine Masse hat, die 98 Prozent der unserer eigenen Sonne entspricht. Sirius selbst hat eine Masse, die doppelt so groß ist wie die der Sonne und einen Durchmesser von 2,4 Millionen Kilometern.
Weiße Zwerge sind die Überreste von Sternen, die unserer Sonne ähnlich sind. Sie haben ihre Kernbrennstoffquellen erschöpft und sind auf eine sehr kleine Größe zusammengebrochen. Sirius B ist ungefähr 10.000 Mal schwächer als Sirius selbst, was es schwierig macht, mit Teleskopen auf der Erdoberfläche zu studieren, da sein Licht im Glanz seines helleren Begleiters überflutet wird. Astronomen haben sich lange auf eine grundlegende theoretische Beziehung zwischen der Masse eines Weißen Zwergs und seinem Durchmesser verlassen. Die Theorie sagt voraus, dass sein Durchmesser umso kleiner ist, je massiver ein weißer Zwerg ist. Die genaue Messung der Gravitationsrotverschiebung von Sirius B ermöglicht einen wichtigen Beobachtungstest dieser Schlüsselbeziehung.
Die Hubble-Beobachtungen haben auch die Messung der Oberflächentemperatur von Sirius B auf 44.900 Grad Fahrenheit oder 25.200 Grad Kelvin verfeinert. Sirius selbst hat eine Oberflächentemperatur von 18.500 Grad Fahrenheit (10.500 Grad Kelvin).
In 8,6 Lichtjahren Entfernung ist Sirius einer der der Erde am nächsten bekannten Sterne. Sterngucker haben Sirius seit der Antike beobachtet. Sein winziger Begleiter wurde jedoch erst 1862 entdeckt, als er erstmals von Astronomen gesehen wurde, die Sirius mit einem der mächtigsten Teleskope dieser Zeit untersuchten.
Einzelheiten der Arbeit wurden in der Oktoberausgabe 2005 der monatlichen Mitteilungen der Royal Astronomical Society berichtet. Weitere Teilnehmer des Teams sind Howard Bond vom Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.; Matt Burleigh von der University of Leicester; Jay Holberg und Ivan Hubeny von der University of Arizona; und Detlev Koester von der Universität Kiel.
Ursprüngliche Quelle: HubbleSite-Pressemitteilung
