Die Cappuccino-Sterne - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Die Cappuccino-Sterne

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Aufbau eines sonnenähnlichen Sterns und eines roten Riesen. Bild: ESO
Sterne mit Planetensystem sind wie ein feiner Cappuccino: So wie Kakao auf dem Milchschaum des Kaffeegetränks prangt, sind die Sternenatmosphären mit Eisen gesprenkelt. Allerdings verunreinigt der Eisenstaub die dünnen Atmosphären nur oberflächlich, haben jetzt Forscher um Luca Pasquini von der Europäischen Südsternwarte in Garching herausgefunden.

Seit der Entdeckung der ersten Exoplaneten hatten Astronomen über ein merkwürdiges Phänomen gerätselt: Fast alle Sterne, die ein Planetensystem besitzen, scheinen besonders reich an schweren Elementen wie Eisen zu sein. Die Forscher fragten sich, ob der Eisenreichtum die Voraussetzung dafür ist, dass Planeten entstehen können, oder ob die Planeten selbst die Verunreinigung verursachen. Das Henne-Ei-Problem ließ sich mit den Methoden der Astronomie nicht ohne weiteres lösen, da man mit Teleskopen nicht unter die Oberfläche schauen kann.

Pasquini und seine Kollegen umgingen diese Schwierigkeit, indem sie Sterne in einem späteren Entwicklungsstadium untersuchten. Solche so genannten roten Riesen entstehen, wenn einem Stern wie der Sonne der Brennstoff ausgeht. In der letzten Phase ihres Lebens blähen sich die alternden Leuchtkörper zu einem gewaltigen Glutball auf.

Rote Riesen mit Planetensystem, so stellten die Forscher fest, enthalten merkwürdigerweise weniger Eisen und andere schwere Elemente als ihre Vorläufersterne. Pasquini und seine Kollegen erklären dies so: Bei einem normalen Stern wird nur etwa zwei Prozent der Sternenmasse in der äußersten Schicht, der so genannten Konvektionszone, durchmischt. Staub und Trümmer von der Planetenentstehung bleiben daher für Jahrmilliarden in dieser Schicht gefangen. Erst wenn ein Stern sich in einen Roten Riesen verwandelt, wird der Planetenschutt stark verdünnt: In der Konvektionszone wird dann nämlich etwa zwei Drittel der Sternenmaterials durchgerührt.

„Die einfachste Erklärung für die Daten ist, dass sonnenähnliche Sterne metallreich erscheinen, weil ihre Atmosphären verunreinigt sind“, erläutert Mitverfasser Artie Hatzes von der Thüringer Landessternwarte in Tautenburg. Sein Kollege Luca Pasquini ergänzt: „Die Anomalie verschwindet einfach, wenn die Sterne sich zu Roten Riesen aufplustern.“

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Luca Pasquini (Europäische Südsternwarte, Garching) et al.: Astronomy & Astrophysics im Druck Ute Kehse
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