Eine Illustration eines ausbrechenden jungen Sterns, der den sich entwickelnden Exoplaneten das Leben schwer machen könnte.(Bildnachweis: CfA/Melissa Weiss)
Eine extreme Eruption eines jungen, sonnenähnlichen Sterns deutet darauf hin, dass die entstehenden Planeten in einer ziemlich wilden Umgebung existieren müssen.
Ein Team von Wissenschaftlern des Center for Astrophysics (CfA) beobachtete mit dem Submillimeter Array (SMA), einer Anordnung von Teleskopen auf Maunakea in Hawaii, den jungen Stern HD 283572. Das Team beobachtete, wie die Helligkeit von HD 283572 innerhalb weniger Stunden um das Hundertfache zunahm. Die beobachtete Eruption zählt zu den stärksten Sterneruptionen, die je beobachtet wurden.
HD 283572 befindet sich etwa 400 Lichtjahre entfernt und ist etwa 1,4 Mal massereicher als die Sonne – aber mit einem Alter von knapp 3 Millionen Jahren ist er über tausend Mal jünger als unser Stern, der etwa 4,6 Milliarden Jahre alt ist. Das heißt, als die Astronomen HD 283572 sahen, erlebten sie ihn in der gleichen Lebensphase, in der sich die Sonne befand, als sie begann, Planeten wie die Erde zu bilden.
Dieser Befund könnte darauf hindeuten, dass die Entstehung von Planeten, einschließlich derer des Sonnensystems, unter turbulenten Bedingungen erfolgt.
„Wir waren überrascht, einen außerordentlich hellen Flare von einem gewöhnlichen jungen Stern zu sehen“, sagte der Leiter des Teams und CfA-Wissenschaftler Joshua Bennett Lovell in einer Erklärung. „Jeder potenzielle Planet, der sich in diesem System entwickelt, wäre von der intensiven Kraft dieser Eruption getroffen worden. Ich würde dort nicht aufwachsen wollen!“
Jungstars sind straff gespannte Federn
So wie eine zu straff gewickelte Feder kinetische Energie speichert, die freigesetzt werden muss, muss die gespeicherte magnetische Energie in diesen aufgewickelten Magnetfeldern entlastet werden. Bei Sternen führt dies dazu, dass Ausbrüche von beschleunigten Teilchen durch ihre Oberfläche in den Weltraum entweichen.
Sterneruptionen, die mit diesem Ausbruch von Sternmaterie oder Plasma einhergehen, können die Helligkeit eines Sterns um das Zehn- oder Hundertfache und über eine Reihe von Lichtwellenlängen hinweg erhöhen. Es ist jedoch nach wie vor schwierig, solche Aufflackerungen zu erkennen, da diese Ereignisse im Wesentlichen zufällig auftreten, so dass es keine klare Vorstellung davon gibt, wann man ein Teleskop auf einen Stern richten sollte, um seinen nächsten Wutanfall zu erwischen.
Dies war sicherlich bei HD 283572 der Fall, der vor seiner gewaltigen Eruption schlafend erschien.
„Jedes Mal, wenn wir das SMA nach diesem Flare wieder auf den Stern richteten, sahen wir nichts“, erklärte Lovell. „Unsere Ergebnisse bestätigen, dass diese Flare-Ereignisse bei Millimeter-Wellenlängen selten sind, aber dass sie für Sterne in diesem jungen Alter extrem stark sein können.“
Der Standort des ausbrechenden jungen Sterns HD 283572 und die Entwicklung seiner Helligkeit zwischen Januar 2022 und März 2024. (Bildnachweis: CfA/J. B. Lovell et al.)
Die Energie des Ausbruchs von HD 283572 erreichte innerhalb von 9 Stunden ein Millionenfaches der Energie, die bei ähnlichen Ausbrüchen in der Nähe des Sonnensystems freigesetzt wird.
„Dies war ein gewaltiges Ereignis, das dem Einsatz des gesamten Atomwaffenarsenals der Erde in etwa einer Millisekunde entspricht, und zwar immer wieder, fast einen halben Tag lang!“ sagte Garrett Keating, SMA-Projektwissenschaftler und Teammitglied, in der Erklärung. „Wenn wir die Wellenlängen des Lichts des Sterns berücksichtigen, die die SMA nicht beobachtet hat, gehen wir davon aus, dass er sogar noch um ein Vielfaches energiereicher gewesen sein könnte.“
Das Team entdeckte nur einen Flare von HD 283572, so dass wir derzeit nicht sicher sein können, was genau die massive Explosion ausgelöst hat.
„Flares bei diesen Wellenlängen sind selten, und wir hatten nicht erwartet, dass wir etwas anderes als das schwache Glühen von Staub, der sich zu einem Planeten entwickelt, sehen würden“, so Keating. „Es ist ein echtes Rätsel, und es gibt eine Reihe von Mechanismen, die im Spiel sein könnten. Wechselwirkungen mit unsichtbaren Begleitsternen oder -planeten oder periodische Sternfleckenaktivität sind zwei Möglichkeiten, aber es steht außer Zweifel, wie stark dieses Ereignis war.“
Eine künstlerische Darstellung von Planeten, die sich aus einer Scheibe von Material um einen Stern bilden. (Bildnachweis: NASA)
Flares wie diese sind so stark, dass sie die Atmosphären von jungen, sich bildenden Planeten ablösen können.
Die Entdeckung eines solch energiereichen Leuchtsignals in dieser entscheidenden Phase des Lebens eines Planetensystems gibt den Wissenschaftlern einen Hinweis auf die Art des Drucks, dem die Erde und ihre Geschwisterplaneten während ihrer Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ausgesetzt waren. Die Ergebnisse könnten auch einen Hinweis darauf geben, was außersolare Planeten oder „Exoplaneten“ in früheren Stadien ihres Lebens jetzt erleben könnten.
Das Team, das hinter diesen Forschungen steht, wird HD 283572 weiter beobachten, um festzustellen, wie oft der junge Stern ausbricht und ob dieses Aufflackern das Wachstum der Planetenatmosphären in der Umgebung des Sterns beeinflussen könnte.
Zusätzlich wird eine neue SMA-Kampagne andere junge Sterne, die HD 283572 ähnlich sind, untersuchen, um ihre typischen Eigenschaften und die Häufigkeit des Aufflackerns zu bestimmen. Durch die Kombination der SMA-Daten mit Beobachtungen bei längeren Wellenlängen hofft das Team auch, die Physik dieser Flares und die Prozesse, die ihnen zugrunde liegen, besser zu verstehen.
Die Ergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in The Astrophysical Journal Letters angenommen, eine Vorabveröffentlichung ist auf arXiv verfügbar.
