Ungefähr jeder zwölfte Hauptreihen-Doppelstern könnte irgendwann in seiner Vergangenheit einen Planeten verschlungen haben, sagen Astronomen in Australien. Diese Schlussfolgerung, die auf neuen Analysen der chemischen Zusammensetzung von 12 Paaren solcher Sterne basiert, impliziert, dass ein erheblicher Teil der Planetensysteme instabil sein könnte – eine Schlussfolgerung, die wiederum die Wahrscheinlichkeit beeinflussen könnte, dass sich dort Leben entwickelt.
Wenn ein Stern einen Planeten einhüllt, verändert sich seine chemische Zusammensetzung. Um die chemischen Signaturen dieser sogenannten „planetaren Aufnahmeereignisse“ zu ermitteln, vergleichen Astronomen die Elementzusammensetzung gleichzeitig geborener Sternpaare. Da diese „konnatalen“ Sterne aus demselben molekularen Mutterkern entstanden sind, sollten sie theoretisch die gleiche Chemie aufweisen. In Wirklichkeit ist dies bei etwa 8 % von ihnen nicht der Fall – eine Anomalie, die das Team darauf zurückführt, dass einer der konnatalen Sterne zu einem früheren Zeitpunkt in seinem Lebenszyklus nahegelegenes Planetenmaterial aufnimmt.
Hochpräzise Analyse
Um zu dieser Schlussfolgerung zu gelangen, identifizierten die Astronomen zunächst 91 Paare nahe beieinander liegender Sterne – also solche, die weniger als zehn voneinander entfernt liegen6 Astronomische Einheiten auseinander – mit der Gaia-Satellit der Europäischen Weltraumorganisation. Anschließend verwendeten sie Spektraldaten von drei großen Teleskopen (dem Magellan-Teleskop und für Sehr großes Teleskop in Chileplus die Keck-Teleskop in Hawaii, USA), um mit hoher Präzision Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung der Paare zu untersuchen.
„Dank dieser hochpräzisen Analyse können wir chemische Unterschiede zwischen den Zwillingen erkennen“, sagt ein Teammitglied Fan Liu of Monash Universität. „Dies ist ein sehr starker Beweis dafür, dass einer der Sterne Planeten oder Planetenmaterial verschluckt und seine Zusammensetzung verändert hat.“
Bei den Sternen, die das Team untersuchte, handelte es sich allesamt um sogenannte Hauptreihensterne in ihrer Blütezeit und nicht um Rote Riesen, die sich dem Ende ihres Lebens näherten. Dies ist eine wichtige Unterscheidung, da Rote Riesen bekanntermaßen nahegelegene Planeten verschlingen, wenn sie sich ausdehnen. Es wurde jedoch angenommen, dass Verschluckungsereignisse bei jüngeren Sternen weniger häufig vorkommen. „Astronomen glauben, dass es möglich ist, solche Ereignisse zu beobachten, aber sie erwarten nicht, dass wir sie in einer so hohen Häufigkeit beobachten können“, erklärt ein Teammitglied Yuan-Sen Ting dauert ebenfalls 3 Jahre. Das erste Jahr ist das sog. Australian National University (ANU). „Aber aus den Beobachtungen in unserer Studie können wir erkennen, dass die Häufigkeit zwar nicht hoch ist, aber tatsächlich möglich ist. Dies eröffnet den Theoretikern der Planetenentwicklung ein neues Forschungsfenster.“
Auch wenn die Aufnahme durch Planeten weit hergeholt erscheinen mag, stellten die Astronomen fest, dass sie besser mit ihren Beobachtungen übereinstimmte als alternative Hypothesen, die sie in Betracht gezogen hatten. „Wie Sherlock Holmes sagt: Wenn man das Unmögliche beseitigt hat, muss alles, was übrig bleibt, so unwahrscheinlich es auch sein mag, die Wahrheit sein“, stellt Ting fest.
„Eine beunruhigende Wahrheit“
Nach Angaben des Teams liegen die Ergebnisse der Studie vor, die im Detail beschrieben sind Natur, könnte neue Einschränkungen dafür liefern, wie Verbindungen zwischen der Chemie von Sternen und Planeten entstehen und sich entwickeln. Noch wichtiger ist jedoch, dass das Team glaubt, dass die Ergebnisse weitreichende Auswirkungen auf Theorien zur Planetenentstehung haben könnten.
„Ein weiterer wichtiger Punkt der Aufregung (und vielleicht eine beunruhigende Wahrheit) ist, dass wenn ein erheblicher Teil der Planetensysteme instabil ist, dies darauf hindeutet, dass unser stabiles Sonnensystem möglicherweise nicht die Norm ist“, sagt Ting Physik-Welt. „Das gibt uns eine größere Wertschätzung für unsere einzigartige – und fragile – Position im Universum.“
Eine unwahrscheinliche Pilotstudie
Die neue Studie ist Teil einer größeren Zusammenarbeit namens Complete Census of Co-moving Pairs of Objects (C3PO). Das Ziel dieses Projekts, das begann, als Ting an der Princeton University und den Carnegie Observatories in den USA war, ist die spektroskopische Beobachtung einer vollständigen Stichprobe aller hellen, sich mitbewegenden Sterne. „Obwohl ich im Herzen größtenteils ein Theoretiker bin, durch und durch mit einem Studenten arbeiten„, das ich gemeinsam mit meinem Doktorvater in Harvard betreute, stellten wir unerwartet fest, dass Sterne, die sich gemeinsam bewegen, auch gemeinsam geboren werden“, erklärt Ting. „Das brachte mich zu der Annahme, dass, wenn dies zutrifft, die Kandidaten, die wir untersuchen können, erheblich erweitert würden, da solche Studien [von konnatalen Sternen] meist mit gravitativ gebundenen Doppelsternen durchgeführt wurden, die viel seltener sind.“
Trotz vielversprechender Ergebnisse aus Theorie und Simulationen sei die Beobachtung dieser Hypothese ein risikoreiches Unterfangen gewesen, sagt Ting, und sie sei auf ungewöhnliche Weise zustande gekommen. „Zufällig war eines der größten Teleskope nicht ausgebucht, also wurden wir gebeten, einige ‚interessante Ideen‘ einzureichen“, sagt er. „Innerhalb eines Tages reichte ich diese Idee ein, um eine Pilotstudie durchzuführen. Wir argumentierten, dass dies eine Gelegenheit sei, etwas Mutiges auszuprobieren, da dies eine Verlängerung sei.
Astronomen sehen erste Hinweise auf die Geburt eines neuen Planeten
„Dass das Teleskop-Zeitzuteilungskomitee mir sein Vertrauen schenkte, obwohl ich ein Theoretiker ohne Beobachtungserfahrung bin, war ein Segen“, fügt Ting hinzu.
Auf der Suche nach weiteren Planetenfressern
Angespornt durch die Erfolg des Piloten, Ting zog nach Australien. Dort gesellten sich Liu und ein weiterer ANU-Astronom zu ihm, David Yong, der das Projekt auf die nächste Stufe brachte. „Wir haben uns für ein größeres Programm beworben und deutlich mehr Teleskopzeit gefordert“, sagt er, „aber alles begann wirklich mit einem kleinen Funken und einer kurzen Diskussion mit Studenten – könnten wir beweisen, dass Sterne, die sich gemeinsam bewegen, auch konnatal sind? ”
Das Team hofft nun, die Zahl der zu analysierenden Planeten-verschluckenden Sternkandidaten zu erhöhen – etwas, das möglicherweise noch intensivere Teleskopressourcen erfordert. „Theoretisch brauchen wir auch ein besseres Verständnis der Bedingungen, unter denen ein Planetensystem möglicherweise nicht stabil ist, etwas, worüber viel spekuliert, aber noch nicht vollständig verstanden wird“, fügt Ting hinzu. „Einige KI-Tools, die ich derzeit entwickle, könnten zu besseren Erkenntnissen zu diesem Problem führen, also bleiben Sie dran.“
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- Quelle: https://physicsworld.com/a/planet-gobbling-stars-are-more-common-than-we-thought/
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