Künstlerische Darstellung eines Exoplaneten, der einen Doppelstern umkreist. (Lynette Cook/NASA) Saturn – oder Kronos – mag derjenige sein, der in der Mythologie einen schrecklichen Ruf für kindlichen Kannibalismus hat, aber wenn es darum geht, dass kosmische Riesen ihre eigenen Kinder fressen, stellt sich heraus, dass sonnenähnliche Sterne eine Menge zu verantworten haben.
Laut einer neuen Studie haben mindestens ein Viertel aller Sterne wie die Sonne irgendwann in ihrem Leben einen ihrer eigenen Planeten verschlungen.
Das bedeutet nicht, dass wir sie wegen Verbrechen gegen ihre Verwandten ins Sternengefängnis sperren, aber es zeigt, dass viele Planetensysteme dynamisch instabil sind, was das Sonnensystem anders macht – eine Erkenntnis, die Auswirkungen auf unsere Suche haben könnte für erdähnliche Welten.
„Die Beobachtungsergebnisse, dass Planetensysteme sich stark voneinander unterscheiden können, deuten darauf hin, dass ihre dynamischen Geschichten sehr unterschiedlich waren, wahrscheinlich aufgrund einer starken Sensibilität gegenüber den Anfangsbedingungen.“ „Dynamische Prozesse in den chaotischsten Systemen haben möglicherweise die Planetenbahnen destabilisiert und sie gezwungen, in den Mutterstern einzutauchen“, schrieb ein Forscherteam in einem neuen Artikel, der in erscheint Naturastronomie .
„Eindeutige Beweise für Planetenverschlingungsereignisse und Kenntnisse über ihr Auftreten in sonnenähnlichen Sternen würden Licht auf die möglichen Entwicklungspfade von Planetensystemen werfen und darauf hinweisen, wie viele von ihnen komplexe Phasen hochdynamischer Rekonfiguration durchlaufen haben.“
Unsere seltsame Sonne
Ob Sie es glauben oder nicht, unsere Sonne ist in der Milchstraße eine Seltenheit. Die meisten Sterne unserer Galaxie – rund 75 Prozent – sind M-Sterne oder Rote Zwerge: klein und kühl und sehr langlebig. Unsere Sonne ist ein G-Stern, ein sogenannter Gelber Zwerg; nur 7 Prozent der Sterne der Milchstraße sind vom Typ G.
Darüber hinaus ist die Sonne ein Einzelgänger. Astronomen glauben, dass die meisten Sterne in Sternsystemen mit einem oder mehreren Geschwistern geboren werden; Tatsächlich haben die meisten Sterne der Milchstraße mindestens einen weiteren Begleiter, der als Doppelsternsystem in einer gemeinsamen Umlaufbahn eingeschlossen ist. (Und ja, die Sonne könnte einen längst verlorenen Zwilling haben da draußen, irgendwo.)
So funktioniert das. Wenn ein dichter Knoten in einer Wolke aus molekularem Gas im Weltraum unter seiner eigenen Schwerkraft zusammenbricht und sich zu drehen beginnt, entsteht der Anfang eines Sterns oder Protosterns. Das Gas um den Protostern herum bildet eine Scheibe, die den wachsenden Stern speist. Während dieses Prozesses wird die Die Festplatte kann fragmentieren und spaltet sich in einen zweiten Protostern auf.
Sobald die Sternentstehung abgeschlossen ist, bildet das in der Scheibe übrig gebliebene Material dann Planeten und Planeten Asteroid Gürtel und Kometen – all die anderen Dinge, die ein Planetensystem ausmachen. Es hängt davon ab Wo auf der Festplatte bilden sich diese Dinge? , sie können unterschiedliche Anteile des Inhalts haben, der in der ursprünglichen Wolke war.
Und da sie aus demselben Materialklumpen bestehen, sollten die Doppelsterne eine sehr ähnliche chemische Zusammensetzung und gleichmäßige Masse haben.
Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Daher beschloss ein Team von Astronomen unter der Leitung von Lorenzo Spina vom Astronomischen Observatorium von Padua in Italien und der Monash University in Australien, Doppelsternsysteme genauer zu untersuchen. Sie identifizierten 107 Sternpaare mit ähnlichen Temperaturen und Oberflächengravitationen und untersuchten ihre chemischen Eigenschaften.
Interessanterweise stellten sie fest, dass eine erhebliche Anzahl der Binärdateien eine nicht übereinstimmende Chemie aufwies.
„Obwohl Sterne in Doppelsternsystemen voraussichtlich ein identisches chemisches Muster aufweisen, weisen die Sternkomponenten von 33 Paaren in unserer Probe Eisenhäufigkeiten auf, die auf der 2-Sigma-Ebene ungewöhnlich unterschiedlich sind.“ schrieben die Forscher . Dies deutet darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit, dass alle sonnenähnlichen Sterne ihre Planeten fressen, bei 20 bis 35 Prozent liegt.
Sie fanden heraus, dass die Wahrscheinlichkeit, einen solchen chemisch anomalen Doppelstern zu finden, mit der Temperatur des Paares steigt. Es ist unwahrscheinlich, dass dies auf Inhomogenitäten innerhalb der protostellaren Wolke zurückzuführen ist. Stattdessen ist es der Modellierung zufolge wahrscheinlicher, dass Planetenmaterial auf den Stern fällt und die Konvektionszone verschmutzt – die Schicht, in der Material durch Wärmeströme transportiert wird.
„Wenn Planetenmaterial in den Stern eindringt und dessen Konvektionszone verschmutzt, ändert sich die Zusammensetzung der Sternatmosphäre auf eine Weise, die der Zusammensetzung widerspiegelt, die in felsigen Objekten beobachtet wird, nämlich feuerfeste Elemente „[Metalle und Silikate] kommen häufiger vor als flüchtige Stoffe“, schrieben die Forscher .
„Daher sollten Sterne, die Planetenmaterial verschlungen haben, ein Häufigkeitsverhältnis von feuerfesten Stoffen zu flüchtigen Stoffen aufweisen, das höher ist als die typischen Verhältnisse, die man bei Sternen mit ähnlichem Alter und ähnlichem Metallgehalt findet.“
Eingrenzung der Suche nach Exoplaneten
Die Entdeckung hat sehr wichtige Auswirkungen auf die Untersuchung anderer Planetensysteme. Über 4.500 Exoplaneten wurden bisher bestätigt, und die Architektur ihrer Systeme scheint recht unterschiedlich zu sein. Dies deutet darauf hin, dass Planetensysteme zu Beginn ihrer Entstehung sehr empfindlich auf die Anfangsbedingungen reagieren.
Die Forschung liefert zusätzliche Beweise dafür, dass ein erheblicher Prozentsatz der Systeme, die sonnenähnliche Sterne umkreisen, einen sehr turbulenten Start ins Leben hatte. Vielleicht hat es auch Auswirkungen auf das Verständnis, wie und warum Leben auf der Erde entstand, da alle Sterne in der Studie Doppelsterne waren. Die Ergebnisse könnten darauf hindeuten, dass binäre Systeme für die stabilen Bedingungen, die möglicherweise zum Leben erforderlich sind, etwas zu chaotisch sind.
Und es könnte uns dabei helfen, die Suche nach erdähnlichen Exoplaneten einzugrenzen. Obwohl sonnenähnliche Sterne in der Milchstraße relativ selten sind, gibt es dennoch Millionen da draußen, die nahe genug sind, dass wir sie betrachten können. Die Untersuchung ihrer Atmosphären auf feuerfeste Elemente könnte dabei helfen, die Planetenfresser einzugrenzen.
Es funktioniert sogar, wenn es auf die Sonne angewendet wird, die im Vergleich zu anderen sonnenähnlichen Sternen einen besonders niedrigen Anteil an refraktären Elementen zu haben scheint.
„Die Möglichkeit, chemische Signaturen von Planetenverschlingungsereignissen zu erkennen, impliziert, dass wir anhand der chemischen Zusammensetzung eines Sterns schließen können, ob sein Planetensystem eine äußerst dynamische Vergangenheit durchgemacht hat, im Gegensatz zu unserem Sonnensystem, dessen Planeten sich auf nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen befinden.“ „sehr begrenzte Migrationen“, schrieben die Forscher .
„Daher verfügen wir nun über eine potenzielle ‚Upstream‘-Methode, um jene sonnenähnlichen Sterne zu identifizieren, bei denen es weniger wahrscheinlich ist, dass sie erdähnliche Planeten beherbergen, was als Kriterium für die Suche nach Planeten nützlich sein könnte.“
Der Artikel wurde veröffentlicht in Naturastronomie .