Ein 1300 Lichtjahre entfernter Weißer Zwerg hat einer internationalen Forschungsgruppe zufolge zwei höchst unterschiedliche Gesichter: Die Oberfläche der einen Hemisphäre besteht aus Helium, die Oberfläche der anderen aus Wasserstoff. Es ist das erste Mal, dass Astronomen ein derartiges Phänomen bei einem Weißen Zwerg beobachtet haben. Ursache für die seltsame Erscheinung seien vermutlich Magnetfelder, schreibt die Gruppe um Ilaria Caiazzo vom California Institute of Technology im Fachmagazin »Nature«.

»Weiße Zwerge sind die extrem dichten Überreste der allermeisten Sterne am Ende ihrer Fusionszeit«, erläutern die Autoren. »Eine Masse so groß wie die unserer Sonne wird in ein Objekt gepresst, das ungefähr so groß ist wie die Erde.« In etwa fünf Milliarden Jahren, wenn unsere Sonne ihren Vorrat an Kernbrennstoff aufgebraucht hat, wird auch sie sich zunächst zu einem Roten Riesenstern aufblähen und anschließend zu einem solchen Weißen Zwerg zusammenfallen, der dann über Jahrmilliarden hinweg langsam abkühlt.

Der auf den Namen Janus getaufte Stern ZTF J203349.8+322901.1 – benannt nach dem römischen Gott mit den zwei Gesichtern – fiel den Forschern zuerst bei Beobachtungen mit der Zwicky Transient Facility an der Sternwarte auf dem Mount Palomar in Kalifornien auf. Dieses Teleskop sucht nach auffälligen, vorübergehenden Helligkeitsänderungen bei Sternen. Janus zeigt sehr starke Schwankungen seiner Helligkeit im Rhythmus von 15 Minuten, ein ungewöhnliches Verhalten für Weiße Zwerge. Grund genug für Caiazzo und ihre Kollegen, das Objekt mit verschiedenen Teleskopen genauer unter die Lupe zu nehmen.

Zum Einsatz kamen unter anderem das Gran Telescopio Canarias auf der Kanareninsel La Palma und eines der Keck-Teleskope auf Hawaii. Mit Hilfe von Spektrometern zerlegten die Forscher das Licht von Janus in seine Spektralfarben. So können sie herausfinden, aus welchen chemischen Elementen ein Himmelsobjekt besteht. Denn jedes Element sendet Strahlung bei ganz bestimmten Wellenlängen aus. Diese Spektrallinien dienen als eine Art Fingerabdruck, um die jeweiligen Elemente zu identifizieren.

Das Ergebnis der Beobachtungen war überraschend: Die Oberfläche von Janus besteht auf einer Seite nahezu ausschließlich aus Helium, die der anderen Seite dagegen nur aus Wasserstoff. Bislang kannten Astronomen lediglich Weiße Zwerge, deren Oberfläche entweder aus Wasserstoff oder aus Helium besteht. »Auf Grund der starken Schwerkraft der Weißen Zwerge nämlich sinken alle schweren Elemente in die Tiefe, oben bleibt zunächst nur Wasserstoff zurück«, erläutern die Forscher. Kühle sich ein Weißer Zwerg jedoch auf eine Temperatur von weniger als 30 000 Kelvin ab, komme es zu einer Durchmischung der oberen Schichten, deshalb dominiert Helium die Oberfläche von kühleren Weißen Zwergen.

»Offenbar haben wir mit Janus gerade einen Weißen Zwerg im Moment dieses Übergangs erwischt«, heißt es im Fachartikel. Bleibt die Frage, warum dieser Übergang auf den beiden Hemisphären des Sterns so ungleichmäßig verläuft. Die Wissenschaftler vermuten, dass hier Magnetfelder am Werk sind. Denn Magnetfelder von Sternen sind oft asymmetrisch, also auf einer Seite stärker als auf der anderen. Dort, wo das Magnetfeld stärker ist, könnte es den Übergang behindern. Das Team hofft nun, mit Hilfe der Zwicky Transient Facility weitere doppelgesichtige Weiße Zwerge aufzuspüren und so der Entstehung des Phänomens auf die Spur zu kommen. (dpa/kmh)