Exoplanet um eine „Sternruine“ - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Exoplanet um eine „Sternruine“

Auch Weiße Zwerge können offenbar Planeten besitzen. ("Zusammenfassende" Illustration zur Studie: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Pollard)

Eine ferne Welt der besonderen Art: Astronomen berichten über Hinweise auf einen Planeten, der eng um einen Weißen Zwerg kreist – den nur noch schwach glimmenden Überrest eines Sterns. Das Ergebnis legt nahe, dass Planeten das Inferno beim stellaren „Todeskampf“ überstehen und anschließend in eine enge Umlaufbahn um die „Ruine“ ihres Sterns gelangen können. Die noch lange glimmende Restglut von Weißen Zwergen könnte somit sogar lebensfreundliche Bedingungen auf manchen Exoplaneten ermöglichen, sagen die Wissenschaftler.

Es gibt unzählige ferne Welten da draußen – das haben die Erfolge der Planetenjäger in den letzten Jahrzehnten eindrucksvoll gezeigt. Es ist mittlerweile klar, dass viele der Milliarden von sonnenähnlichen Sternen in unserer Milchstraße Planeten besitzen. Doch diese Systeme sind endlich: Wenn sonnenähnliche Sterne ihren Brennstoff verbraucht haben, sterben sie. Diesen Prozess wird auch unsere Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren durchmachen. Im Zuge des stellaren „Burnouts“, bläht sich ein sonnenähnlicher Stern zunächst zu einem Roten Riesen auf. Man nimmt an, dass unsere Sonne bei ihrer maximalen Ausdehnung Merkur, Venus und möglicherweise auch die Erde verschlingen wird.

Anschließend kollabiert das riesige Gebilde: Ein großer Masseanteil wird in den Raum abgegeben, der Rest des Sterns schrumpft dann auf einen dichten, etwa erdgroßen Himmelskörper, der nur noch schwach glimmt und sich über Jahrmilliarden hinweg immer weiter abkühlt. Diese schwach leuchtenden Überbleibsel werden als Weiße Zwerge bezeichnet. Durch die Phase der Ausdehnung bei der Entwicklung zum Weißen Zwerg werden die meisten dieser Sterne ihre inneren Planeten verschlingen. Es scheint allerdings möglich, dass Himmelskörper der äußeren Bereiche erhalten bleiben können und somit schließlich um das kleine Überbleibsel des einstigen Sterns kreisen. Da sich die Systeme der Weißen Zwerge nur vergleichsweise schwer untersuchen lassen, konnte bisher allerdings kein solcher Planet nachgewiesen werden. Nun ist dies den Forschern um Andrew Vanderburg von der University of Wisconsin-Madison offenbar geglückt.

Zwerg mit engem Begleiter

In ihrem Visier stand ein Weißer Zwerg, der sich in etwa 80 Lichtjahren Entfernung von uns im nördlichen Sternbild Draco befindet. Die Astronomen nutzten im Rahmen ihrer Studie Daten des NASA-Weltraumteleskops „Transiting Exoplanet Survey Satellite“ (TESS). Das System ermöglicht den Nachweis von fernen Himmelskörpern mittels der sogenannten Transitmethode: Es erfasst den leichten Helligkeitsabfall im Licht eines Sterns, den vor ihm vorüberziehende Objekte erzeugen. „Wir haben TESS eigentlich zunächst dazu benutzt, um nach vorbeiziehenden Trümmern um Weiße Zwerge zu suchen“, sagt Vanderburg. „Wir hatten nicht unbedingt erwartet, einen Planeten zu finden, der intakt zu sein scheint“, so der Wissenschaftler.

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Wie er und seine Kollegen berichten, lieferten die TESS-Daten sowie Beobachtungen des Weltraumteleskops Spitzer und weitere Informationsquellen klare Hinweise auf die Existenz eines etwa Jupiter-großen Planeten. Damit ist dieser Himmelskörper viel größer als der etwa erdgroße Weiße Zwerg, um den er kreist. Wie aus den Daten hervorgeht, saust er geradezu um ihn herum: Der Planet umrundet das Zentrum auf einer sehr engen Bahn in nur 34 Stunden. Messungen der Infrarotstrahlung ergaben, dass die geringe Entfernung zu dem noch immer warmen Sternenrest dem Planeten moderate Temperaturen von etwa 17 Grad Celsius verschafft.

Welten um „tote“ Sterne?

Den Forschern zufolge werfen die Ergebnisse nun interessante Fragen über das Schicksal von Planeten auf, die Sterne umkreisen, die einmal als Weiße Zwerge enden werden – so wie unsere Sonne. Denn offenbar hat der nun als Planetenkandidat WD 1856b bezeichnete Himmelskörper die zerstörerischen Prozesse am Ende des Lebens seines Zentralsterns überstanden. „Unsere Entdeckungen lassen vermuten, dass WD 1856b ursprünglich weit vom Stern entfernt war und dann irgendwie nach innen wanderte, nachdem der Stern zu einem Weißen Zwerg geworden war“, sagt Vanderburg. Den Forschern zufolge wäre eine Erklärung, dass mehrere entfernte Planeten den Tod des Sterns überlebt haben und anschließend durch Veränderungen ihrer Bahnen WD 1856b in Richtung des Weißen Zwergs verschoben haben.

„Jetzt, da sich abzeichnet, dass Planeten solche oder ähnliche Prozesse überleben können, ohne durch die Schwerkraft des Weißen Zwergs zerstört zu werden, können wir nach anderen – auch kleineren Planeten suchen“, sagt Vanderburg. Es ist auch denkbar, dass solche Planeten in der habitablen Zone um einen Weißen Zwerg landen – in einem Bereich, in dem seine schwache Strahlung noch ausreicht, um flüssiges Wasser zu ermöglichen. „Nun können Astronomen nach Exoplaneten um Weiße Zwerge suchen, die möglicherweise sogar lebensfreundlich sind. Es wären allerdings ziemlich merkwürdige Systeme“, sagt Co-Autor Crossfield von der Kansas University in Lawrence.

Die Forscher wollen das System nun auch weiterhin im Visier behalten, um weitere Informationen zu sammeln: „Je mehr wir über Planeten wie WD 1856b erfahren, desto mehr können wir auch über das wahrscheinliche Schicksal unseres eigenen Sonnensystems in etwa fünf Milliarden Jahren erfahren, wenn auch unsere Sonne zu einem Weißen Zwerg wird“, sagt Co-Autor Siyi Xu vom Gemini Observatory in Hawaii abschließend.

Quelle: Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), University of Kansas, Fachartikel: Nature, doi: 10.1038/s41586-020-2713-y

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