Astronomen identifizieren erstmals einen grünen Stern im Universum

"Die Menschen haben Sterne, die nicht die gleichen sind. Für manche, die reisen, sind die Sterne Leitsterne. Für andere sind sie nur kleine Lichter." Dieser Satz aus "Der kleine Prinz" erinnert daran, dass der menschliche Blick dem Nachthimmel vielfältige Bedeutungen zuschreibt. Die Astronomie betrachtet jedoch das Licht, das von einem Himmelskörper ausgeht, nach festgelegten physikalischen Gesetzen, darunter das Wien-Gesetz, das grundlegende Gesetz, das Temperatur und Farbe eines Sterns verbindet.

Die kürzlich entdeckte WD J1330+6435, ein Weißer Zwerg etwa 280 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Konstellation Drache, hat die wissenschaftliche Gemeinschaft mit ihrer grünen Farbe überrascht. Es handelt sich um den ersten bekannten Stern dieser Farbe im Universum.

Weiße Zwerge sind die dichten Kernreste von Sternen mit niedriger bis mittlerer Masse, die ihren nuklearen Brennstoff verbraucht und ihre äußeren Schichten ausgestoßen haben. Mit etwa der Hälfte der Masse der Sonne konzentriert in einem Volumen, das der Erde ähnelt, strahlen diese Körper oft in einem konventionellen, blassen Licht. Im Fall von WD J1330+6435 hat jedoch die chemische Zusammensetzung der oberflächlichen Schichten das Endergebnis verändert.

Ein planetarisches Bankett, das das Licht veränderte

Der Farbwechsel erfolgte, weil die extreme Schwerkraft des Weißen Zwergs Gesteinsmüll von alten Planeten, die um ihn herum kreisten, anzog und zerstörte. Die Aufnahme dieses Materials bereicherte die Atmosphäre des Sterns um Elemente wie Calcium, Lithium und vor allem Natrium.

Unter normalen Bedingungen absorbieren Natriumatome ein sehr spezifisches Spektrum an orangefarbenem Licht, das der Tonalität entspricht, die in bestimmten Straßenlaternen zu sehen ist. Allerdings veränderte die Umgebung von WD J1330+6435 dieses Verhalten.

"In diesem weißen Zwergstern ist die Dichte so hoch, dass die Wasserstoffatome ständig von den umgebenden Heliumatomen gebombt werden, was die Atomenergielevel des Natriums verändert", erklärte der Astrophysiker Mark Hollands von der Universität Warwick in England und Hauptautor der Studie.Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift RAS Techniques and Instruments .

Da gleichen Weise, wie ein Stern etwa 165.000-mal die Masse der Erde in einem kompakten Volumen konzentriert, blockiert das Natrium nun nicht nur das orangefarbene Licht, sondern auch Bereiche des Gelben und Roten.

Das Endergebnis ist, dass die Natriumatome keine sehr schmalen Wellenlänge im Orange mehr absorbieren: Sie absorbieren die gelben, orangen und einige der roten Wellenlängen. Und was übrig bleibt, ist ein Stern, der ein schönes grünlich-gelbes Leuchten hat, betonte Hollands.

Der Astrophysiker Boris Gänsicke, Mitverfasser der Forschung, vergleicht das Phänomen mit der Arbeit eines Farbsatzes: Wenn man bestimmte Farben aus dem ursprünglichen Lichtgemisch entfernt, das von einem Stern emittiert wird, übernimmt das Licht, das entkommen kann, einen grünen Ton.

Genau simulierte Bilder von Weißen Zwergen mit Farbwahrheit. Obere Bilder links: Sirius B ist der nächstgelegene Weiße Zwerg zum Sonnensystem. Seine heiße Wasserstoffatmosphäre verleiht ihm einen blassen Blaufarben. Im Gegensatz dazu gehört WD J1147–7449 zu den kältesten Weißen Zwergen in der Nachbarschaft und weist ein fehlerloses Spektrum und einen orangefarbenen Anschein auf. Obere Bilder rechts: In den Konvektionsschichten dieser kalten Weißen Zwergsterne wird Kohlenstoff vom Kern zu ihren dichten Heliumatmosphären gezogen. Dies bildet Moleküle aus Kohlenstoffdioxid, was zu verschiedenen Rosatönen führt. Untere Bilder: Die Anziehung von felsigem Abfall aus Planetensystemen um die Weißen Zwergsterne bereichert deren kalte Heliumatmosphären mit Elementen wie Kalzium, Magnesium und Natrium. Die Variationen in der Menge und Zusammensetzung des absorbierten Materials, zusammen mit den unterschiedlichen Temperaturen der Weißen Zwergsterne, erzeugen eine breite Palette von Farben, einschließlich Grün. In Wirklichkeit wären alle Sterne Millionenmal heller als das, was auf einem Bildschirm dargestellt werden kann. Quelle: Mark A. Garlick/Universität Warwick.

Was ist das Wien-Gesetz und warum erzeugt es keine "grünen Sterne"?

Die Seltenheit der Entdeckung kann nur durch das Wien-Gesetz verstanden werden, das am Ende des 19. Jahrhunderts vom deutschen Physiker Wilhelm Wien formuliert wurde. Dieses Gesetz besagt, dass die dominierende Farbe, die von einem erwärmten Körper emittiert wird, direkt von seiner Temperatur abhängt:

• Kältere Sterne: strahlen hauptsächlich niedrigere Energie-Licht aus, das rötliche oder orangefarbene Töne annimmt;

• Extrem heißere Sterne: emittieren hochenergetisches Licht, leuchten in blauen Tönen;

• Sterne mit mittlerer Temperatur: wie unsere Sonne, haben ihren maximalen Emissionspunkt genau im Bereich des grünen Lichts.

Warum scheint uns die Sonne nicht grün?

Obwohl das Wiener Gesetz zeigt, dass der größte Teil der vom Sonnen ausgehenden Energie im grünen Bereich liegt, emittiert sie auch große Mengen an blauem und rotem Licht gleichzeitig. Wenn alle diese Farben zusammen auf die menschlichen Augen treffen, stimulieren sie die Sehrezeptoren auf ausgewogene Weise. Als Ergebnis sehen wir das Sonnenlicht als weiß (oder gelb aufgrund der Auswirkungen der Erdatmosphäre).

Aus diesem rein physikalischen Grund gibt es keine gewöhnlichen grünen Sterne am Himmel. Die WD J1330+6435 konnte diese einzigartige Farbe nur erreichen, weil sie nicht nur von ihrem natürlichen thermischen Glühen abhängig war: Ihre Atmosphäre wirkte als chemischer Filter, der blaue, rote und gelbe Töne herausfilterte und das grüne Licht passieren ließ.