Weiße Zwerge wären ungefähr so groß wie potenziell bewohnbare Planeten, die sie umkreisen könnten.(Bildnachweis: NASA und ESA)
Planeten könnten den Tod ihres Sterns überleben und in der Lage sein, Leben zu beherbergen – und jetzt machen sich Astronomen auf die Suche nach ihnen.
Sterne überleben nicht ewig, auch die Sonne nicht. In etwa fünf Milliarden Jahren wird der Stern der Erde beginnen, seinen Vorrat an Wasserstoff zu erschöpfen, der zur Energieerzeugung durch Kernfusion in seinem Kern verwendet wird. Der Kern der Sonne wird dann beginnen, sich zusammenzuziehen, wodurch sich die Temperatur erhöht, so dass der Wasserstoff in der äußeren Hülle Fusionsreaktionen auslösen kann, die die Sonne – und andere Sterne wie sie, wenn sie dieses Stadium erreichen – zu einem Roten Riesen werden lassen.
Die Phase des Roten Riesen ist eine schlechte Nachricht für alle Planeten in der Nähe. In unserem Sonnensystem wird die expandierende Sonne Merkur, Venus und wahrscheinlich auch die Erde verschlingen.
Planeten, die weiter entfernt sind, werden besser abschneiden. Welten, die fünf- bis sechsmal weiter von ihrem Stern entfernt sind als die Erde von der Sonne, werden von dem sich ausdehnenden Stern erwärmt, so dass ihr Eis schmilzt und sich an der Oberfläche Ozeane und möglicherweise Leben bilden. In unserem Sonnensystem wären die eisigen Monde des Jupiters, wie Europa und Ganymed, in einer solchen optimalen Position.
Aber das ist eine heikle Sache. Wenn sie zu nahe sind, verdunstet ihr Wasser. Zu weit draußen, und die Welten bleiben gefroren. Im Wesentlichen wird sich die Goldlöckchen-Zone der Bewohnbarkeit von einem expandierenden Stern entfernen, und ein Planet oder Eismond muss sich in dieser Zone befinden, um überhaupt eine Chance auf die Entwicklung von flüssigem Wasser zu haben.
Der Rote-Riesen-Stern wird sich weiter entwickeln. Schließlich hören alle Fusionsreaktionen auf, und die aufgeblähten äußeren Schichten des Sterns werden abgestoßen, so dass nur noch der kompakte Kern des Sterns, ein so genannter Weißer Zwerg, zurückbleibt.
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Weiße Zwerge werden heiß geboren und leuchten hell, aber sie sind auch winzig, etwa so groß wie die Erde. Ihre geringe Größe bedeutet, dass sie insgesamt nicht viel Wärme abstrahlen. Ein Planet, der eines dieser exotischen Objekte umkreist, müsste etwa 1,5 Millionen Kilometer vom Weißen Zwerg entfernt sein – etwa 1 % der Entfernung zwischen Erde und Sonne – um warm genug zu sein, um flüssiges Wasser zu beherbergen.
Darin liegt das Problem. Alle Planeten in der Nähe wären schon vor langer Zeit frittiert und verschluckt worden, und die äußeren Planeten und Monde, die jetzt geschmolzen sind, wären zu weit vom Weißen Zwerg entfernt, um Oberflächenwasser zu bilden.
Wie kann man also einen Planeten aus Hunderten von Millionen Kilometern Entfernung in die neue, nahe gelegene Goldlöckchen-Zone bringen?
„Es ist eine gefährliche Reise“, sagte Juliette Becker von der University of Wisconsin-Madison in einer Erklärung. Sie merkte an, dass es „für Ozeane schwierig ist, diesen Prozess zu überleben, aber es ist möglich“.
Becker, der Anfang Juni auf der 244. Tagung der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft erörterte, wie Exoplaneten diesen Prozess überleben und anschließend durch „Transits“ – Überquerungen der Oberfläche ihres Wirtssterns aus unserer Perspektive – entdeckt werden könnten, erklärte, dass der Mechanismus, der einen Planeten näher an einen Weißen Zwerg heranbringt, Gezeitenmigration genannt wird.
„Bei der Gezeitenmigration bringt eine dynamische Instabilität zwischen den Planeten im System einen von ihnen in eine hochexzentrische Umlaufbahn, wie einen Kometen, wo er sich ganz nah an den zentralen Körper im System heranbewegt und dann wieder weit hinaus.“
Der wandernde Planet bleibt nicht lange in dieser kometenähnlichen Umlaufbahn. Die Schwerkraft sorgt dafür, dass seine Bahn kreisförmig wird und der Planet in der Nähe des Weißen Zwergs bleibt. Und genau hier konnten die Astronomen ihre Transite beobachten.
Eine Einschränkung ist, dass Weiße Zwerge keine Brutstätte für exoplanetare Aktivitäten zu sein scheinen. Anfang dieses Jahres beobachtete das James Webb Space Telescope (JWST) zwei Planetenkandidaten um Weiße Zwerge, aber im Großen und Ganzen waren sie rar. Keiner dieser Kandidaten umkreist seinen Weißen Zwerg.
Wenn ein Planet seinen Weißen Zwerg durchquert, könnte die Transitspektroskopie – die Beobachtung, ob die Atmosphäre des Planeten während des Transits bestimmte Wellenlängen des Sternenlichts absorbiert und herausfiltert – das Vorhandensein von Wasser in der Atmosphäre des Planeten aufdecken. Solche Messungen wurden bereits für Exoplaneten durchgeführt, die reguläre Sterne durchqueren, aber bei einem Weißen Zwerg könnte es einfacher sein, dies zu tun.
„Weiße Zwerge sind so klein und so unscheinbar, dass man ihre Atmosphäre viel besser charakterisieren könnte, wenn ein irdischer Planet vor ihnen vorbeiziehen würde“, so Becker. „Die Atmosphäre des Planeten hätte ein viel größeres, deutlicheres Signal, weil ein größerer Teil des Lichts, das man sieht, genau das durchläuft, was man untersuchen will.“
Wasser ist natürlich keine Garantie für Leben, aber selbst die Möglichkeit, dass zuvor gefrorene Welten durch den Tod ihres Sterns bewohnbar werden und dann in eine enge Umlaufbahn um den toten Stern gezogen werden, wo sie bewohnbar bleiben können, eröffnet den Astrobiologen ein neues Feld, auf dem sie außerirdisches Leben in Betracht ziehen können. Eine solche Welt wäre der ultimative Fall einer „Phönix“-Welt und würde beweisen, dass es Leben nach dem Sternentod geben kann.
Becker hat eine Arbeit über die Suche nach bewohnbaren Planeten, die Weiße Zwerge umkreisen, verfasst, die derzeit von Fachkollegen geprüft wird.
