Blick in die Zukunft unseres Sonnensystems

Spiegel unserer Zukunft: Ein rund 6.500 Lichtjahre entferntes Planetensystem verrät, wie unser eigenes Sonnensystem einst enden wird. Denn in ihm haben Astronomen erstmals einen intakten Planeten um einen ausgebrannten Sternenrest entdeckt. Dieser Gasriese hat demnach das Aufblähen seines sterbenden Sterns zum Roten Riesen und den anschließenden Kollaps zum Weißen Zwerg überstanden, wie das Team im Fachmagazin „Nature“ erklärt. Ähnliches sagen Modelle für Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem voraus.

Noch steht unsere Sonne in der Mitte ihres Lebenszyklus – aber dies bleibt nicht so. Je mehr unser Stern altert, desto heller und heißer wird er. Die Erde könnte dadurch schon in rund einer Milliarde Jahren ihre Lebenswelt verlieren. In rund fünf Milliarden Jahren wird sich die Sonne zum Roten Riesen aufblähen und dabei nach und nach das gesamte innere Sonnensystem verschlingen – auch unsere Erde. Wenig später wird die Sonne ihre äußeren Hüllen als Planetarischen Nebel ausschleudern, während ihr Kern aus ausgebrannter Rest zurückbeleibt – als Weißer Zwerg.

Zwischen Sternenwind und Gezeitenkräften

Doch wie stehen die Chancen für weiter außen kreisende Planeten wie Jupiter und Saturn, das Ende der Sonne zu überstehen? Modellen zufolge spielen dafür zwei gegensätzliche Kräfte eine Rolle: Zum einen drückt der stärker werdende Sonnenwind des Roten Riesen die Planeten weiter nach außen und könnte sie daher vor dem Verschlungenwerden bewahren. Anderseits erzeugt die aufgeblähte Sonne aber enorme Gezeitenkräfte in den nahen Planeten, die sie zerreißen könnten.

Welches Schicksal den äußeren Gasriesen droht, ist daher unklar. Hinzu kommt: Bisher haben Astronomen zwar Weiße Zwerge mit Planetentrümmern und sogar Resten eines Planetenkerns beobachtet. Einen ausgebrannte Sternenrest mit einem intakten Planeten in seinem Orbit konnten sie dagegen noch nie aufspüren. „Es gab bisher keinen eindeutigen Nachweis eines solchen Überlebenden“, erklären Joshua Blackman von der University of Tasmania und seine Kollegen.

Mittels Microlensing aufgespürt

Doch das hat sich nun geändert: Blackman und seinem Team ist es erstmals gelungen, einen Weißen Zwerg mit einem noch intakten Planeten zu beobachten. Aufgespürt haben sie das Duo mithilfe der leistungsstarken Teleskope des Keck Observatoriums auf Hawaii. Mit ihnen visierten sie einen Stern an, der rund 6.500 Lichtjahre von uns entfernt in Richtung des Milchstraßenzentrums liegt. Normalerweise wäre ein Weißer Zwerg und erst recht ein Planet in dieser Entfernung viel zu lichtschwach, um direkt sichtbar zu sein.

Den Astronomen kam aber ein kosmischer Glücksfall zu Hilfe: Ein Vordergrundstern zog mehrfach so vor dem fernen System vorbei, dass die Schwerkraft des Vordergrundsterns wie eine Vergrößerungslinse wirkte. Dank dieser Microlensing-Ereignisse konnten die Forscher den Stern und seinen Planeten im Nahinfrarot identifizieren und das Lichtspektrum näher untersuchen.

Gasriese umkreist ausgebrannten Sternenrest

Die Beobachtungen enthüllten: Das MOA-2010-BLG-477Lb System besteht aus einem Weißen Zwerg von rund der halben Sonnenmasse, der von einem Gasriesen mit der 1,4-fachen Masse des Jupiter umkreist wird. „Dies bestätigt erstmals, dass Planeten den Tod ihres Sterns überleben können, wenn sie in einem ausreichend großen Abstand kreisen“, sagt Blackman. Der Planet um den fernen Weißen Zwerg muss es geschafft haben, das Aufblähen seines Sterns zum Roten Riesen und auch das darauf folgende Ausschleudern der stellaren Hüllen unbeschadet zu überstehen.

Interessant ist allerdings, dass der Abstand des Planeten zum Weißem Zwerg geringer ist, als es Modelle für solche „Überlebenden“ vorhersagen: „Gängiger Annahme nach bewegen sich Jupiter-ähnliche Planeten um solche Sterne auf Orbits, die rund fünf bis sechs astronomische Einheiten vom Weißen Zwerg entfernt sind“, erklären die Astronomen. Der jetzt beobachtete Planet MOA-2010-BLG-477Lb ist dagegen nur 2,8 astronomische Einheiten entfernt – etwa halb so weit entfernt wie der Jupiter von der Sonne.

Auch wenn noch nicht geklärt ist, wie und wo genau der Planet das Ende seines Sterns überstanden hat, sehen die Astronomen in dem neu entdecken Duo einen klaren Beleg dafür, dass Planeten das Ende ihres Sterns überleben können.

Was heißt das für unser Sonnensystem?

Auch für unser eigenes Sonnensystem hat die Entdeckung von MOA-2010-BLG-477Lb Bedeutung: „Angesichts der Tatsache, dass dieses System unserem eigenen Sonnensystem ähnelt, deutet dies darauf hin, dass auch Jupiter und Saturn die Rote-Riesen-Phase der Sonne überstehen könnten“, so der Astronom. Für die Erde stehen die Chancen dagegen nach wie vor schlecht – sie ist nicht weit genug von der Sonne entfernt.

„Dieses System gibt uns einen Einblick darin, wie unser Sonnensystem aussehen wird, nachdem die Erde durch den kataklysmischen Niedergang unserer Sonne verschwunden ist“, sagt Blackmans Kollege Jean-Philippe Beaulieu. Das Team schätzt, das sogar rund die Hälfte aller Weißen Zwerge in der Milchstraße noch einen oder mehrere große Gasplaneten als Trabanten behalten hat. Sie hoffen, dass künftige, leistungsstärkere Teleskope noch mehr solcher planetaren Überlebenden aufspüren werden. (Nature, 2021; doi: 10.1038/s41586-021-03869-6)

Quelle: W. M. Keck Observatory