Irgendwo in der Galaxie begann plötzlich ein weißer Zwergstern hell zu leuchten. Und jetzt verstehen wir die heftige Katastrophe, die sie verursacht hat: Das Gravitationsfeld des Sterns riss den Asteroiden in Stücke und zerstreute seine metallischen Teile in einem glänzenden Lichthof um den Stern.
Es gibt kein Teleskopvideo eines Asteroiden, der durch den Weltraum zerspringt. Wir wissen jedoch Folgendes: In unserer Galaxie befindet sich ein weißer Zwergstern, der jahrelang eine konstante Menge an Licht im mittleren Infrarot (MIR) emittierte. Dann, im Jahr 2018, änderten sich diese Emissionen. Im Laufe von sechs Monaten wurde das Sternenlicht von diesem Punkt im Weltraum im MIR-Spektrum um etwa 10% intensiver - und dieser Punkt wird immer noch heller. Die Forscher glauben, dass dies auf eine neu gebildete Wolke aus metallischem Staub zwischen der Erde und dem Stern zurückzuführen ist, wahrscheinlich aufgrund des jüngsten Zerfalls des Asteroiden.
Für einen Außenstehenden mag es nicht intuitiv klingen, dass eine Staubwolke einen Stern heller aussehen lässt. Tinggui Wang, Astronom an der Universität für Wissenschaft und Technologie in China und Hauptautor eines Papiers, das das Ereignis beschreibt, sagte, die Aufhellung sei sinnvoll, wenn man darüber nachdenke, wie der Stern und die Wolke interagieren.
"Wenn sich die Trümmer auf unserer Sichtlinie zum Stern befinden, wird der Stern dunkler", sagte er gegenüber Live Science. "Die Trümmer bedecken jedoch nur einen kleinen Teil des Himmels, so dass die Chance, auf der Sichtlinie zu sein, gering ist."
Obwohl einzelne Trümmerstücke klein sind und jeweils nur einen winzigen Fleck Himmel bedecken, ist die gesamte Wolke groß - viel größer als der Stern. Unter normalen Bedingungen erreichen nur Photonen, die direkt auf der Erde aus dem Stern fliegen, menschliche Teleskope. Aber die Wolke ändert das. Lichtstrahlen, die in alle möglichen Richtungen gerichtet sind, treffen auf die Trümmerwolke, erwärmen sie und bewirken, dass die Asteroidenstücke MIR-Licht emittieren. Dieses Licht erreicht auch die Erde, obwohl die Lichtstrahlen, die es normalerweise verursacht haben, es nicht hätten. Das Ergebnis ist eine größere leuchtende Region des Himmels, die unsere Teleskope als Lichtspitze registrieren, sagte Wang.
Stellen Sie sich in einer klaren Nacht eine schwache Taschenlampe in der Ferne vor. Wenn es direkt auf Sie gerichtet ist, bemerken Sie es möglicherweise als dünnen Lichtpunkt. Wenn Sie jedoch die Taschenlampe durch den Dampf einer Nebelmaschine strahlen lassen, fällt Ihnen ein viel größeres, helles Objekt auf - auch wenn die Leistung der Lichtquelle gleich bleibt.
Astronomen haben solche Trümmerwolken schon einmal im Weltraum gesehen, sagte Malena Rice, eine Expertin für die Astronomie von Trümmerscheiben um entfernte Sterne und Doktorandin am Astronomischen Institut der Yale University. Und sie haben Hinweise auf nichtsphärische Objekte gesehen, wahrscheinlich Asteroiden, die Objekte außerhalb unseres Sonnensystems umkreisen - möglicherweise einen weiteren weißen Zwerg. Dies könnte jedoch das erste Mal sein, dass Astronomen einen Asteroiden entdecken, der sich in einer Trümmerwolke um einen Stern auflöst.
"Dieser Prozess wird seit über einem Jahrzehnt theoretisiert", sagte Rice, der nicht an der Forschung beteiligt war, gegenüber Live Science. "Aber wir hatten bisher noch nie die Gelegenheit, den gesamten Störungsprozess in Aktion zu untersuchen."
Also, was hätte den Asteroiden in Stücke reißen können? Wang und seine Kollegen kamen zu dem Schluss, dass es sich wahrscheinlich um einen Gravitationseffekt handelt, der als Gezeitenstörung bezeichnet wird.
"Ein weißer Zwerg ist ein sehr kompakter Stern", sagte Wang. "In der Nähe des Sterns kann der Gradient des Gravitationsfeldes sehr groß sein", was bedeutet, dass sich die Schwerkraft über einen kurzen Raum stark ändern kann.
Stellen Sie sich vor, Sie schweben im Weltraum und umkreisen einen Stern, dessen Füße darauf gerichtet sind. Die Schwerkraft auf Ihren Füßen wäre größer als die Schwerkraft auf Ihren Schultern. Wenn Sie gerade auf der Erde stehen, erleben Sie den gleichen Effekt, obwohl der Unterschied - der Gradient - so gering ist, dass Sie ihn nicht bemerken.
In den steilen Gravitationsfeldern in der Nähe von Weißen Zwergen, so Wang, können Gradienten so stark werden, dass sie die Kräfte überwältigen, die ein Objekt zusammenhalten. Große Asteroiden werden mit ihrer eigenen Schwerkraft zusammengeklebt, aber diese Schwerkraft ist nicht so stark wie die Steigungen in der Nähe von weißen Zwergen. Wenn Asteroiden diese Gezeitenregionen passieren, zerbrechen sie nach Ansicht der Astronomen und schmieren als Wolke über den Weltraum.
Dies hängt mit dem Grund zusammen, warum einige Planeten von Staubringen und nicht nur von Monden umgeben sind, sagte Rice. Die schwächeren Gezeitenkräfte großer Planeten können verhindern, dass die Materie in ihren Ringen zu Kugeln zusammenklumpt.
Die Astronomen sind sich sicher, dass die Trümmer in diesem Fall nicht von einem Kometen stammen, sagte Wang, weil sich Kometen so schnell bewegen, dass die Trümmer schnell die unmittelbare warme Nachbarschaft um den Stern verlassen und sich abkühlen würden. Es ist möglich, dass ein felsiger Planet explodierte, sagte er, aber die Forscher glauben, dass ein kleineres Objekt in Asteroidengröße wahrscheinlicher ist. (Die genaue Unterscheidung zwischen einem großen Asteroiden und einem kleinen Planeten kann etwas vage sein. Bei anderen Sternensystemen verwenden Astronomen normalerweise "Exoasteroid", um sich auf kleinere, gezackte Metall- und Gesteinsobjekte zu beziehen, und "Exoplanet", um sich auf Objekte zu beziehen groß genug, dass ihre Schwerkraft sie zu Kugeln geformt hat.
Im Moment umkreist die Trümmerwolke immer noch den Stern, der den Namen WD 0145 + 234 trägt. Im Laufe der Zeit wird diese Wolke wahrscheinlich auf die Sternoberfläche fallen, sagte Wang. Diese unfehlbaren Trümmer aus Metall und vielleicht etwas warmem Gas könnten erklären, wie viele weiße Zwerge Hinweise auf eine signifikante Metallverschmutzung in ihrem Sternenlicht haben.
