Zum ersten Mal haben Astronomen einen Zwilling der Sonne entdeckt, der ihr in nahezu Allem ähnelt – aber fast doppelt so alt ist. Der 250 Lichtjahre von der Erde entfernte Stern HIP 102152 hat bereits 8,2 Milliarden Jahre auf dem Buckel – und ermöglicht den Forschern damit quasi einen Blick in die Zukunft unseres Heimatsterns. Schon die ersten Beobachtungen halfen dabei, eines der Rätsel unserer Sonne zu lösen – und sie ergaben Hinweise darauf, dass auch der Sonnenzwilling erdähnliche Planeten besitzen könnte, wie die Forscher im Fachmagazin „Astrophysical Journal Letters“ berichten.
Astronomen können die Sonne erst seit 400 Jahren mit Teleskopen beobachten – was nur einem winzigen Bruchteil ihres Alters von 4,6 Milliarden Jahren entspricht. Es ist daher schwer, die Geschichte und die zukünftige Entwicklung unseres Heimatsterns zu rekonstruieren. Möglich ist es aber dennoch: Indem man nach den seltenen Sternen sucht, die unserer Sonne ähneln, sich jedoch in einem anderen Stadium ihres Lebens befinden.
Doppelt so alt und doch ähnlich wie ein Ei dem anderen
Jetzt haben Astronomen einen Stern entdeckt, der praktisch ein eineiiger Zwilling unserer Sonne ist, nur vier Milliarden Jahre älter. „Seit Jahrzehnten suchen Astronomen schon nach Zwillingssternen der Sonne, um unseren eigenen, lebensspendenden Stern besser zu verstehen“, erklärt Studienleiter Jorge Melendez von der Universidade de São Paulo in Brasilien. Seit der ersten derartigen Entdeckung 1997 hat man aber nur wenige davon finden können – bis jetzt. Das Astronomenteam hatte für ihre Studie zwei potenzielle Sonnenzwillinge mit Hilfe des Very Large Telescope der ESO auf dem Paranal in Chile genauer untersucht. Mit dem UVES-Spektrografen am Teleskop zerlegten sie das Sternenlicht in seine spektralen Komponenten und konnten so die chemische Zusammensetzung und weitere Eigenschaften dieser Sterne detailliert untersuchen.
Das Ergebnis: Beide Sterne sind tatsächlich Sonnenzwillinge. Besonders spannend aber ist einer von beiden, der 250 Lichtjahre von der Erde entfernte Stern HIP 102152 im Sternbild Steinbock. Denn wie die Auswertungen ergaben, ist er trotz seiner enormen Ähnlichkeit zur Sonne bereits 8,2 Milliarden Jahre alt – also fast doppelt so alt wie unser 4,6 Milliarden alter Heimatstern. HIP 102152 ist damit der älteste bisher bekannte Sonnenzwilling überhaupt. Der andere Sonnenzwilling, 18 Scorpii, ist dagegen erst etwa 2,9 Milliarden Jahre alt und damit deutlich jünger als die Sonne.
Sonnenzwilling klärt Lithiumrätsel
Die Entdeckung des uralten Sonnenzwillings HIP 102152 gibt den Wissenschaftlern nun eine Gelegenheit, zu untersuchen, was mit unserer eigenen Sonne passieren könnte, wenn sie dieses Alter erreicht. Eine bedeutende Entdeckung haben sie dabei schon gemacht. „Eine Frage, die wir angehen wollten, war, ob die Zusammensetzung der Sonne typisch ist und warum ihr Lithiumgehalt so ungewöhnlich niedrig ist”, erläutert Melendez. Lithium, das dritte Element des Periodensystems, entstand während des Urknalls zusammen mit Wasserstoff und Helium.
Astronomen fragen sich schon viele Jahre, warum einige Sterne weniger Lithium zu haben scheinen als andere. Unsere Sonne besitzt heute nur noch ein Prozent des Lithiums, das einst in ihrer Entstehungswolke vorhanden. Untersuchungen bereits bekannter jüngerer Sonnenzwillinge hatten gezeigt, dass diese einen deutlich höheren Lithiumanteil als die Sonne besitzen. Warum, war jedoch bisher nicht klar. Durch die neuen Beobachtungen von HIP 102152 sind Astronomen der Lösung dieses Rätsels einen großen Schritt näher gekommen.
„Wir haben festgestellt, dass HIP 102152 einen sehr geringen Lithiumanteil hat“, berichtet Erstautorin TalaWanda Monroe von der Universidade de São Paulo. Da dieser Sonnenzwilling älter ist als die Sonne, schließen die Forscher, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Alter eines sonnenähnlichen Sterns und seine Lithiumgehalt gibt: Je älter der Stern desto weniger Lithium besitzen sie. „Wir können uns nun sicher sein, dass Sterne auf irgendeine Weise ihr Lithium zerstören, wenn sie älter werden, und dass der Lithiumgehalt der Sonne für ihr Alter normal ist”, konstatiert Monroe.
Und noch etwas enthüllten die Beobachtungen der Astronomen: HIP 102152 weist ein ungewöhnliches Muster in seiner chemischen Zusammensetzung auf, das sich minimal, aber messbar von den meisten anderen Sonnenzwillingen unterscheidet. Dafür aber ist es dem der Sonne extrem ähnlich. Beide Sterne zeigen einen Mangel an Elementen, die in Meteoriten und der Erde in großen Mengen vorhanden sind. Für die Astronomen ist dies ein starkes Indiz dafür, dass HIP 102152 erdähnliche Gesteinsplaneten beherbergen könnte. (Astrophysical Journal Letters, 2013; arXiv:1308.5744)
(ESO, 29.08.2013 – NPO)
