Eine Illustration zeigt einen Planeten auf einer Todesspirale zu seinem Stern.(Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Wissenschaftler haben möglicherweise herausgefunden, warum die Umlaufbahnen einiger Planeten zerfallen und diese Welten schließlich in einer „Todesspirale“ in ihren Stern eintauchen. Diese Entdeckung könnte Astronomen dabei helfen, zu erkennen, welche Planeten in Sternensystemen einen feurigen Tod sterben werden und wann.
Jüngste Forschungen hatten ergeben, dass einer von 12 Sternen einen seiner eigenen Planeten gefressen haben könnte. Was jedoch unbekannt blieb, war die Frage, was diese Planeten dazu veranlasste, in ihre stellaren Eltern zu stürzen. Jetzt hat eine Untersuchung eines internationalen Wissenschaftlerteams den Mechanismus aufgedeckt, der einige Planeten dazu veranlasst, „den Sprung zu wagen“.
Insbesondere konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die zerfallenden Bahnen von heißen Jupitern, einer Klasse von Planeten, die so nahe an ihren Sternen existieren, dass sie glühend heiß sind und ihre Bahnen in Zeiträumen von wenigen Erdtagen bis zu wenigen Erdstunden vollenden.
Das Team konzentrierte sich auf einen bestimmten heißen Jupiter namens WASP-12b, der etwa 1.400 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Schon in 3 Milliarden Jahren könnte dieser Planet mit seinem Stern zusammenstoßen. Das Team entdeckte, dass das Magnetfeld des Sterns WASP-12, den dieser Planet umkreist, Gravitationsenergie abbaut, wodurch die Umlaufbahn dieses zum Tode verurteilten Planeten zerfällt.
„Unsere Studie zeigt einen neuen Weg auf, wie Gravitationsgezeiten in extrasolaren Planetensystemen wirken können – unter Einbeziehung von Magnetfeldern tief im Innern des Sterns – und der in der Lage zu sein scheint, die zerfallende Umlaufbahn von WASP-12b zu erklären“, sagte Adrian Barker, Mitglied des Teams und Wissenschaftler an der Universität Leeds, in einer Erklärung. „Es ist aufregend, eine plausible Lösung für dieses Rätsel gefunden zu haben.“
Inhaltsübersicht
Sonnenähnliche Sterne machen Wellen für todgeweihte Exoplaneten
Bei Anordnungen zwischen Sternen und heißen Jupitern sind beide Körper starken Gezeitenkräften ausgesetzt, die die Bahnenergie der Planeten auf Gezeitenwellen im Inneren des Sterns übertragen. Wenn sich diese Wellen auflösen, hat der Planet unter dem Strich an Bahnenergie verloren. Dies führt dazu, dass die Umlaufbahn des Planeten abnimmt und er sich dem Stern nähert.
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Doch selbst das kann den orbitalen Zerfall von WASP-12 b nicht erklären, durch den er in wenigen Jahren in seinen gelben Zwergstern stürzen wird. Die neuen Forschungsergebnisse deuten vielmehr darauf hin, dass ein anderer Faktor im Spiel ist: Starke Magnetfelder in WASP-12 scheinen die Energie der Umlaufbahn ziemlich effizient zu zerstreuen. Dies würde auch bei anderen sonnenähnlichen Sternen der Fall sein, so das Team.
Wenn sich die Gezeitenwellen in solchen Sternen nach innen bewegen, prallen sie auf Magnetfelder und werden selbst in Magnetwellen umgewandelt, die nach außen kräuseln und sich schließlich auflösen.
„Das wirklich Interessante an diesem Mechanismus ist, dass er erst einsetzt, wenn der Stern ein bestimmtes Alter erreicht hat. Im Moment ist der einzige Planet, von dem wir mit Sicherheit wissen, dass er sich in seinen Stern hineindreht – und in ferner Zukunft möglicherweise zerstört wird – WASP-12b“, sagte Nils de Vries, Mitglied des Forschungsteams und Wissenschaftler an der Universität Leeds, in der Erklärung. „Mit diesen neuen Erkenntnissen können wir vielleicht sogar vorhersagen, wann bestimmte Planeten diesen Prozess beginnen werden, und unsere Ergebnisse werden Astronomen, die den Zerfall ihrer Umlaufbahn beobachten wollen, als Orientierungshilfe dienen.“
Natürlich konnten Barker und seine Kollegen ihre Erkenntnisse nutzen, um abzuschätzen, wie schnell die Umlaufbahnen von heißen Jupiter-Planeten um sonnenähnliche Sterne zerfallen werden. Anschließend verglichen sie diese Ergebnisse mit aktuellen Beobachtungen.
Sie glauben, dass einige sonnennahe Sterne in Zukunft gute Ziele für die Suche nach heißen Jupiterplaneten auf zerfallenden Bahnen sein könnten. Die Entdeckung dieser Sterne würde den Astronomen helfen, mehr über den magnetischen Mechanismus zu erfahren, der einigen Planeten zum Verhängnis wird, und die Messungen der Zeitachse von Barker und Kollegen noch weiter zu verfeinern.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
