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Eine Illustration zeigt den eiförmigen Planeten WASP-12b in einer Todesspirale um seinen gelben Zwergstern (Bildnachweis: Robert Lea)

Astronomen haben entdeckt, dass sich ein entfernter, glühend heißer Planet, der doppelt so groß ist wie der Jupiter, auf einer Todesspiralenbahn befindet, die ihn in seinen Mutterstern stürzen lässt. Es wird erwartet, dass der Absturz kosmisch gesehen relativ bald erfolgen wird.

Forscher haben schon seit einiger Zeit vorhergesagt, dass dieser Planet mit dem Namen WASP-12b irgendwann in seinen Stern stürzen wird, der etwa 1.400 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Diese neuen Erkenntnisse haben jedoch die Zeit, die WASP-12b noch bleibt, verkürzt.

Vorherige Schätzungen gaben WASP-12b etwa 10 Millionen Jahre vor seinem unvermeidlichen Untergang, aber diese Forscher sagen, dass es wahrscheinlicher ist, dass der Planet viel früher in seinen Stern stürzt.

„Nach unseren Berechnungen wird der Planet in nur 3 Millionen Jahren in den Stern [WASP-12] stürzen, eine unglaublich kurze Zeitspanne, wenn man bedenkt, dass der Stern nur 3 Milliarden Jahre alt zu sein scheint“, sagte Pietro Leonardi, Hauptautor der Studie und Wissenschaftler der Universität Padua, gegenüber kosmischeweiten.de.

Mit anderen Worten, dies mag wie eine unglaublich lange Zeit erscheinen, aber die Tatsache, dass Sterne wie die Sonne etwa 10 Milliarden Jahre alt sind, bedeutet, dass es sich um einen sehr (sehr) kurzen Zeitraum in kosmischen Maßstäben handelt.

WASP-12b kommt zu nahe für Komfort

Im Allgemeinen umkreist der dem Untergang geweihte Planet WASP-12b seinen gelben Zwergstern so eng, dass fast ein ganzes Jahr in einen einzigen Erdentag passt. Aufgrund dieser Nähe wird WASP-12b als „ultraheißer Jupiter“-Planet eingestuft, ein passender Name, wenn man bedenkt, dass die Strahlung dieses Sterns den Planeten unaufhörlich umgürtet und ihm eine Oberflächentemperatur von etwa 2.210 Grad Celsius (4.000 Grad Fahrenheit) verleiht.

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Das ist jedoch nicht das Einzige, was diese dem Untergang geweihte Welt zu einem extremen Exoplaneten macht, wie es ihn in unserem Sonnensystem nicht gibt. Die immense Schwerkraft, die WASP-12b in einer Entfernung von nur 2,1 Millionen Kilometern von seinem Stern verspürt, erzeugt so große Gezeitenkräfte, dass er jetzt die Form eines Eies hat.

Dieser Gravitationseinfluss entfernt auch Material von WASP-12b, das eine Materiescheibe um den gelben Stern des Planeten bildet.

Bei seiner Entdeckung im Jahr 2008 war WASP-12b der heißeste Planet, der je gesehen wurde, ein Rekord, den er 2018 an eine andere Welt namens Kelt-9b abgab. Damals war WASP-12b auch der Planet, der seinem Stern am nächsten war. Diesen Rekord hält jetzt jedoch K2-137b, der nur etwas mehr als eine halbe Million Kilometer von seinem roten Zwergstern entfernt ist, der etwa 322 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Obwohl WASP-12b nur einer von vielen heißen Jupiter-Exoplaneten ist, die seit Mitte der 1990er Jahre entdeckt wurden, hat sich dieser Planet immer von anderen unterschieden.

WASP-12b schien zum Beispiel Schwankungen in der Zeit zu zeigen, die er braucht, um seinen Stern zu umkreisen. Frühere Theorien hatten dies auf Faktoren wie die Position des Planeten in Bezug auf die Erde und eine allmähliche Verschiebung der Umlaufbahn zurückgeführt.

Leonardi und Kollegen untersuchten die zeitlichen Schwankungen von WASP-12b anhand von 28 Beobachtungen des Planeten, die beim Durchqueren oder „Transit“ der Oberfläche seines Muttersterns gemacht wurden. Dies geschah in Zusammenarbeit mit dem Projekt Asiago Search for Transit Timing Variations of Exoplanets (TASTE). Diese Beobachtungen wurden über einen Zeitraum von 12 Jahren zwischen 2010 und 2022 vom Asiago-Observatorium in Italien gesammelt.

Diese Studie hat nicht nur gezeigt, dass das feurige Schicksal von WASP-12b in etwa 3 Millionen Jahren das Ergebnis eines Phänomens ist, das „Gezeitendissipation“ genannt wird, sondern sie gab dem Team auch die ersten Hinweise darauf, dass der gelbe Stern des Planeten sehr aktiv ist. In Zeiten hoher Aktivität sind Sterne mit mehr dunklen Flecken, den so genannten Sonnenflecken, bedeckt und erleben extremere Ausbrüche von geladenen Teilchen in Form von Plasma. Das bedeutet, dass das Team WASP-12b möglicherweise erwischt hat, als er einen noch heftigeren Ausbruch seines Sterns erlebte als sonst.

Eine Überraschung, die die Analyse des Teams lieferte, waren einige Hinweise, die darauf hindeuten, dass der Zwergstern bereits das Ende seiner Hauptreihen-Lebenszeit erreicht hatte, eine Periode, in der Sterne Wasserstoff in ihren Kernen verbrennen.

Bei Sternen mit geringer bis mittlerer Masse wie WASP-12, dessen Masse und Breite etwa das 1,5-fache der Masse und Breite der Sonne beträgt, löst das Ende des Wasserstoffbrennens im Kern eine Lebensphase aus, die als „Unterriesenphase“ bezeichnet wird und in der sich das Wasserstoffbrennen auf die äußeren Schichten des Sterns verlagert.

„Nach der Gezeitentheorie ist die Dissipation, die wir in dem System sehen, zu stark, um von einem Hauptreihenstern erklärt zu werden. Wenn der Stern die Hauptreihe bereits verlassen hätte und in die Unterriesenphase eingetreten wäre, könnte dies leicht erklärt werden“, so Leonardi. „Um diese Theorie zu testen, haben wir hochauflösende optische Spektren des High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher in the Northern Hemisphere (HARPS-N) verwendet, um die stellaren Parameter des Sterns abzuleiten und auf sein Entwicklungsstadium zu schließen.

„Unseren Ergebnissen zufolge befindet sich der Stern jedoch noch in der Hauptreihe und ist noch nicht in sein Unterriesenstadium eingetreten.“

Das bedeutet, dass das Team noch erklären muss, wie die schnelle Gezeitendissipation durch einen Zwergstern der Hauptreihe verursacht werden kann.

In etwa 3 Millionen Jahren, wenn WASP-12b schließlich in seinen Stern stürzt, wird dies Veränderungen auslösen, die von der Erde aus zu sehen sein sollten – vorausgesetzt, es gibt noch intelligentes Leben auf unserem Planeten.

„Wenn der Planet unweigerlich mit dem Stern zusammenstößt, wird das erste Anzeichen ein Ausbruch von Leuchtkraft sein, bei dem der Stern hundertmal heller wird als heute“, sagte Leonardi. „Dieser Anstieg wird nicht lange anhalten und schnell wieder abklingen. Aber vielleicht können die Menschen der Zukunft dabei sein, um es zu sehen und zu studieren.“

Die Forschungsarbeit des Teams ist derzeit auf dem Paper Repository arXiv verfügbar.

Leonardi ist der Meinung, dass die Erkenntnisse über den Untergangsstatus von WASP-12b darauf hindeuten könnten, dass sich auch andere ultraheiße Jupiter auf Kollisionskurs mit ihren Sternen befinden könnten.

„Wir müssen noch herausfinden, ob das, was wir beobachtet haben, ein einmaliges Szenario oder ein häufiges Ereignis im Universum ist“, so Leonardi. „Einigen Populationsstudien zufolge nimmt die Zahl der heißen Jupiter, die sehr nahe um ihre Sterne kreisen, ab, wenn wir ältere Sterne beobachten. Dies könnte also ein Hinweis darauf sein, dass viele Planeten einen Gezeitenzerfall erleben und mit ihren Sternen zusammenstoßen.“

Leonardi fügte hinzu, dass er nun mit dem Team hinter der Mission CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zusammenarbeitet, um die orbitale Zerfallsrate anderer heißer Jupiter zu bestimmen.

„Diese Studie ist nur der Anfang einer langen Suche nach dem orbitalen Zerfall“, schloss er.

Die Forschungsergebnisse des Teams sind auf der Datenbank arXiv veröffentlicht.