Einige Planeten scheinen die etablierten Regeln zu umgehen. Das gilt für heiße Jupiter, die sehr nahe an ihren Sternen kreisen... in Doppelsternsystemen, wo zwei Sterne zusammenleben. Eine neue Studie liefert eine Erklärung für diese ungewöhnliche Konfiguration.
Blick von einem heißen Jupiter auf ein Doppelsternsystem
Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle
Lange als Ausnahmen betrachtet, könnten diese Exoplanetensysteme in Wirklichkeit verborgene Mechanismen der Planetenmigration offenbaren. Die Forscher stützen sich auf ein bekanntes Phänomen: den von Zeipel-Lidov-Kozai-Mechanismus (ZLK), der es einem Planeten ermöglichen würde, sich unter dem Gravitationseinfluss eines Nachbarsterns allmählich seinem Stern zu nähern.
Dieser langsame, aber effektive Prozess könnte erklären, wie einige Gasriesen in engen Umlaufbahnen enden, was den klassischen Entstehungsszenarien widerspricht. Die Simulationen des Teams, basierend auf Daten der NASA und des Gaia-Satelliten, ermöglichten es, die Entwicklung dieser seltenen Konfigurationen nachzuvollziehen.
Die Studie hebt auch einen entscheidenden Faktor hervor: den Abstand zwischen den beiden Sternen des Systems. Sind sie zu nah, stören sie die Planetenbildung. Sind sie zu weit, wird ihr Einfluss vernachlässigbar. Es braucht ein subtiles Gleichgewicht, damit der ZLK-Mechanismus effektiv wirken kann.
Was ist der von Zeipel-Lidov-Kozai-Mechanismus?
Der ZLK-Mechanismus beschreibt, wie die Umlaufbahn eines Himmelskörpers unter dem Gravitationseinfluss eines dritten Körpers evolvieren kann. In Doppelsternsystemen kann diese Wechselwirkung die Umlaufbahn eines Planeten stören, bis er zu seinem Stern migriert.
Der Effekt tritt nur auf, wenn die Umlaufbahn des Planeten gegenüber der Bahnebene des Doppelsternsystems geneigt ist. Mit der Zeit erzeugt diese Neigung Variationen, die in Kombination mit anderen Effekten die Bahn des Planeten verändern und ihn in eine engere Umlaufbahn bringen.
Dieser Mechanismus, lange in stellaren Kontexten untersucht, erweist sich nun als relevant, um die Präsenz massiver Planeten in unmittelbarer Nähe zu ihrem Stern zu erklären – ein einst unerklärter Fall.
Warum sind diese Systeme so selten?
Die Seltenheit dieser Systeme liegt an mehreren Faktoren. Zuerst erfordert ihre Entstehung ein Doppelsternsystem mit den richtigen Proportionen. Dann muss die protoplanetare Scheibe die Bildung eines Gasriesen ermöglichen – ein ohnehin schon unwahrscheinlicher Prozess bei nur einem Stern, der mit zwei Sternen noch instabiler wird.
Außerdem ermöglichen nicht alle Konfigurationen dem ZLK-Mechanismus, voll zur Geltung zu kommen. Die anfängliche Neigung, die Massen der Körper und der Abstand zwischen den Sternen müssen mit einer langsamen, aber effektiven Migration kompatibel sein.
Trotz ihrer Seltenheit bieten diese Systeme eine wertvolle Gelegenheit, Theorien zu testen. Sie erinnern uns daran, dass die Vielfalt der Welten im Universum oft unsere Modelle übersteigt und dass noch viel über die verborgenen Dynamiken der Planetenentstehung zu entdecken bleibt.
Quelle: The Astrophysical Journal