Alter von kühlen, magnetisch aktiven Weißen Zwergen unterschätzt

Weiße Zwerge – sehr dichte, etwa erdgroße Überreste von Sternen ähnlich unserer Sonne – kühlen im Verlauf von Milliarden Jahren langsam aus. Auch das Magnetfeld dieser Himmelskörper sollte sich mit dem Alter abschwächen. Doch tatsächlich weisen kältere Exemplare offenbar häufiger starke Magnetfelder auf als heißere, junge Weiße Zwerge. Astronomen liefern nun eine Erklärung für diese Beobachtung: Starke Magnetfelder unterdrücken demnach die Wärmeströmung über die gesamte Oberfläche eines kalten, magnetisch aktiven Weißen Zwergs. Dadurch kühlt dieser langsamer ab und erscheint jünger, schreibt das Team in der Fachzeitschrift „Nature“.

Magnetfelder und Temperatur auf WZ 1953-011

Gennady Valyavin vom Selentschuk-Observatorium im nördlichen Kaukasus und seine Kollegen untersuchten die Helligkeit, Oberflächentemperatur sowie die Magnetfeldverteilung des kühlen Weißen Zwerg WZ 1953-011, den sie über einen Zeitraum von rund acht Jahren beobachtet hatten. „Bei der Analyse der Lichtvariabilität haben wir einen direkten Zusammenhang zwischen der lokalen Magnetfeldstärke und der Oberflächentemperatur gefunden“, erläutert Koautor Denis Shulyak von der Universität Göttingen. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass das Magnetfeld die atmosphärische Konvektion unterdrückt, wodurch auf der Oberfläche des Sterns dunkle Flecken in den magnetisch aktiven Regionen entstehen, ähnlich wie Sonnenflecken. Im Unterschied zu Sonnenflecken jedoch, die eine kurze Lebensdauer von einigen Wochen bis Monaten haben, sind die magnetischen Verhältnisse und ihre assoziierten Temperaturen auf WZ 1953-011 seit mindestens zehn Jahren unverändert und damit äußerst stabil.

Zudem fanden die Forscher, dass starke Magnetfelder konvektive Strömungen auf der gesamten Oberfläche und selbst tief im Inneren des Sterns bremsen können. „In Weißen Zwergen mit Oberflächentemperaturen unterhalb von etwa 12 000 Grad transportiert die Konvektion einen erheblichen Teil des gesamten Energieflusses von tieferen Schichten zur Oberfläche. Dessen Unterdrückung durch starke Magnetfelder vermindert somit die Leuchtkraft“, so Shulyak. Da die Abkühlungszeit von Weißen Zwergen invers proportional zu deren Leuchtkraft ist, sollten Objekte mit global unterdrückter Konvektion längere Abkühlungszeiten als nichtmagnetische Exemplare aufweisen. Diese Resultate würden implizieren, dass das Alter der meisten magnetisch aktiven, kühlen Weißen Zwerge unterschätzt wird. Und das verändert ihre Verteilung relativ zu den heißen Weißen Zwergen: Die Mehrheit der beobachteten Exemplare mit starken Magnetfeldern besitzt eine niedrige Oberflächentemperatur.