Eine kürzlich in den
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie enthüllt ein beeindruckendes Phänomen in Bezug auf alternde Sterne. Bei der Analyse von fast einer halben Million Sternen, die ihre Verwandlung zu Roten Riesen begonnen haben, entdeckten Astronomen, dass Riesenplaneten, die zu nah um ihren Stern kreisen, allmählich zu verschwinden scheinen. Diese Forschung ermöglichte die Identifizierung von 130 Planeten und potenziellen Kandidaten um diese sich entwickelnden Sterne, darunter 33 neue Entdeckungen.
Der für diese planetare Zerstörung verantwortliche Mechanismus liegt in den gravitativen Gezeitenkräften. Genau wie der Mond die irdischen Ozeane beeinflusst, üben Planeten eine Anziehungskraft auf ihren Wirtsstern aus. Wenn der Stern im Alter anzuschwellen beginnt, wird diese Wechselwirkung intensiver, verlangsamt allmählich den Planeten und verkleinert seine Umlaufbahn. Doktor Edward Bryant, Hauptautor der Studie, betont die überraschende Effizienz dieses Prozesses, der Planeten in einer Spirale zu ihrem Stern bis zu ihrer vollständigen Zerstörung führt.
Künstlerische Darstellung eines sonnenähnlichen Sterns am Ende seines Lebens, der einen Exoplaneten absorbiert.
Bildnachweis: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick/M. Zamani Die vom NASA-Satelliten TESS gesammelten Daten waren für diese Entdeckung entscheidend. Die Forscher analysierten mehr als 15.000 potenzielle Signale, bevor sie die 130 interessanten Objekte bestätigten. Die Studie zeigt deutlich, dass je weiter ein Stern in seiner Entwicklung fortschreitet, desto geringer die Wahrscheinlichkeit ist, dass er nahe Riesenplaneten beherbergt. Die Auftrittsrate sinkt auf nur 0,11 % für die am weitesten entwickelten Roten Riesen.
Diese Forschung bietet uns einen Einblick in die ferne Zukunft unseres eigenen Sonnensystems. In etwa fünf Milliarden Jahren wird auch unsere Sonne ihre Verwandlung zu einem Roten Riesen beginnen. Doktor Vincent Van Eylen, Mitautor der Studie, präzisiert, dass die Erde diese Phase technisch überleben könnte, da sie weiter entfernt ist als die untersuchten Riesenplaneten, aber die Bedingungen für jede Lebensform unbewohnbar werden würden.
Der nächste Schritt für die Forscher besteht darin, die Masse dieser Planetenkandidaten genau zu bestimmen. Diese Messung wird es ermöglichen, die genauen Mechanismen besser zu verstehen, die ihre tödliche Spirale verursachen. Die Astronomen nutzen dafür die winzigen Schwingungen der Sterne, die den gravitativen Einfluss ihrer planetaren Begleiter verraten.
Diese Beobachtungen eröffnen ein neues Fenster zur Dynamik von Planetensystemen am Ende ihres Lebens. Sie erinnern uns daran, dass das Universum sich in ständigem Wandel befindet, wo selbst die stabilsten Systeme im Laufe von Milliarden von Jahren radikale Transformationen durchmachen.
Die Verwandlung von Sternen zu Roten Riesen
Der Lebenszyklus von Sternen folgt einem genau definierten Weg, der hauptsächlich von ihrer ursprünglichen Masse abhängt. Für Sterne, die unserer Sonne ähneln, dauert die Hauptphase ihrer Existenz mehrere Milliarden Jahre, in denen sie Wasserstoff in Helium in ihrem Kern umwandeln. Diese Phase der Stabilität ermöglicht die Entwicklung von Planetensystemen und in manchen Fällen die Entstehung von Leben.
Wenn der nukleare Brennstoff zur Neige geht, tritt der Stern in eine spektakuläre Transformationsphase ein. Sein Kern zieht sich zusammen, während seine äußeren Schichten sich erheblich ausdehnen und dabei das Hundertfache ihrer ursprünglichen Größe erreichen können. Diese Expansion geht mit einer Abkühlung der Oberfläche einher, was dem Stern die charakteristische rote Farbe verleiht, die ihm den Namen Roter Riese einbringt.
Diese stellare Metamorphose erstreckt sich über mehrere Millionen Jahre und schafft radikal unterschiedliche Bedingungen im Planetensystem. Die nächsten Planeten sehen ihre Umwelt komplett umgewälzt, mit Temperaturen, die dramatisch ansteigen, und Gravitationskräften, die sich verändern. Der Stern wird buchstäblich unerkennbar im Vergleich zu dem, was er in seiner Jugend war.
Das Verständnis dieses Prozesses hilft uns, das Schicksal unseres eigenen Sonnensystems vorherzusehen. Astronomen schätzen, dass die Sonne in fünf Milliarden Jahren dieselbe Transformation durchmachen wird, wobei sie wahrscheinlich Merkur und Venus verschlingt, während die Erde ihre Ozeane verdampfen und ihre Atmosphäre im Weltraum zerstreuen sieht.
Die Rolle der Gezeitenkräfte in der Evolution von Umlaufbahnen
Gezeitenkräfte stellen ein subtiles aber mächtiges gravitatives Phänomen dar, das Himmelskörper tiefgreifend beeinflusst. Auf der Erde beobachten wir ihre sichtbarsten Effekte in der Bewegung der Ozeane, wo die Anziehungskraft des Mondes den Fluss und Rückfluss der Gezeiten erzeugt. Dasselbe Prinzip gilt auf planetarer Ebene, wo die gravitativen Wechselwirkungen zwischen Himmelskörpern ihre Bahnen allmählich verändern.
In einem Planetensystem übt jeder Körper eine Anziehungskraft auf die anderen aus und erzeugt gegenseitige Verformungen. Diese Verformungen, obwohl winzig, erzeugen interne Reibung, die Energie dissipiert. Diese Energiedissipation führt zu einem Transfer des Drehimpulses, der langsam aber sicher die Bahnparameter der betroffenen Körper über astronomische Zeitskalen verändert.
Wenn ein Stern altert und anschwillt, intensiviert sich sein gravitativer Einfluss auf nahe Planeten erheblich. Die Gezeitenkräfte werden dann stark genug, um die Rotation der Planeten zu verlangsamen und ihre Bahndistanz allmählich zu verringern. Dieser Prozess kann sich exponentiell beschleunigen, je näher der Planet kommt, und eine teuflische Spirale zum Stern hin erzeugen.
Die Erforschung exoplanetarer Systeme ermöglicht es uns heute, diese Effekte konkret zu messen. Astronomen beobachten, dass Riesenplaneten in der Nähe ihres Sterns um alte Sterne herum immer seltener werden, was die zerstörerische Effizienz dieser Wechselwirkungen auf lange Sicht bezeugt.
Quelle: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society