Kosmisches Mobbing: Wie schnappen sich große Sterne Planeten?

Bild: In NGC 3324, einer Sternentstehungsregion im Carinanebel, kommt es möglicherweise zu einer Planetenplünderung.

Der Artikel stammt aus der Kolumne „Dialog“ und darf mit Genehmigung in der Kolumne „Expert Voice“ der Website „Space“ veröffentlicht werden.

Rede von Richard Parker an der School of Astronomy der Universität Sheffield

Unsere Sonne ist nicht allein in der Milchstraße. Der nächste Stern ist vier Lichtjahre von ihr entfernt und sie wird von ihren eigenen Planeten begleitet. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Wir vernachlässigen oft die Beobachtung junger Sterne. Diese jungen Sterne befinden sich in einer stellaren „Kinderstube“, eingebettet neben ihren anderen „Brüdern und Schwestern“.

Diese Sternentstehungsorte sind so dicht besiedelt, dass Hunderte oder sogar Tausende von Sternen in einem Gebiet von der Größe unseres Sonnensystems zusammengepfercht sein können. Zwischen diesen Sternen kommt es durch häufigen und schnellen Energieaustausch zu heftigen Wechselwirkungen. Nach Millionen von Jahren verschwanden diese Sternhaufen und in der Milchstraße wurden immer mehr Sterne geboren.

Die neuesten Forschungsergebnisse, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurden, zeigen die Methoden und Signale großer Sterne in Sternkindergärten, die Planeten plündern.

Kurz nach der Geburt eines jungen Sterns bildet sich um ihn herum ein Planetensystem. Seit 30 Jahren gibt es indirekte Beweise für dieses Phänomen: Das Licht junger Sterne sendet unerwartete Infrarotstrahlung aus, die normalerweise von kleinen Staubpartikeln (etwa 100 Zentimeter) stammt, die den Stern umkreisen. Aus diesem Staub entstanden schließlich Planeten.

Ende 2014 nahm das Atacama Millimeter-class Large Aperture Astronomical Telescope in der chilenischen Wüste das erste Bild der Planetengeburtsregion auf und revolutionierte damit die Erforschung der Geburt von Sternen und Planeten. Das erste Bild des Atacama-Teleskops und die darauf folgenden Bilder waren spektakulär. Viele der planetenbildenden Scheiben waren vollständig ausgebildet, wie es auch beim Jupiter der Fall ist.

Abbildung: Hochauflösende Bilder der Planetenmorphologie, aufgenommen von Atacama

Planeten bilden sich schnell, nachdem ein Stern geboren wurde, obwohl der Stern während dieser Phase noch mit anderen Sternen des gleichen Typs kollidiert und interagiert. Da Planeten so schnell entstehen, sind sie sehr anfällig für die Auswirkungen ihrer dichten Umgebung. Sie ändern ihre Flugbahn auf verschiedene Weise.

Wandernder Planet

Manchmal variiert die Entfernung der Planeten von ihren Muttersternen erheblich, wodurch sich häufig die Form ihrer Umlaufbahnen ändert – und sie oft weniger rund (oder ungewöhnlicher) werden. Gelegentlich kann sich ein Planet von der Anziehungskraft seines Muttersterns lösen und wird zu einem Schurkenplaneten in der Sternentstehungszone, der von der Schwerkraft anderer Sterne unberührt bleibt.

Eine kleine Anzahl von Planeten wird von anderen Sternen eingefangen und wird zu Planeten anderer Sterne, die nicht länger den Stern umkreisen, aus dem sie entstanden sind. Einige Planeten überspringen die Phase der Wanderplaneten und werden direkt von anderen Sternen geplündert, wodurch sich ihre ursprünglichen Umlaufbahnen ändern.

Bei der Untersuchung der Raubzüge großer Planeten haben wir festgestellt, dass Planeten, die in den dicht besiedelten Sternentstehungsgebieten geboren werden, sehr anfällig dafür sind, von anderen Sternen mit einer viel größeren Masse als der Sonne gejagt oder eingefangen zu werden. Die Masse von Sternen ist sehr unterschiedlich. Unsere Sonne ist insofern ungewöhnlich, als sie etwa doppelt so massereich ist wie die Masse der durchschnittlichen großen Sterne im Universum. Es gibt jedoch immer noch einige Sterne mit höherer Masse, und diese Sterne vom OB-Typ sind die Hauptlichtquellen in der Milchstraße und anderen Galaxien.

Das Biest

Obwohl diese massereichen Sterne extrem hell sind, ist ihre Lebensdauer viel kürzer als die unserer Sonne; manche überleben nur wenige Millionen Jahre (nicht Milliarden). Daher können wir seine Planeten nicht entdecken.

Im Jahr 2021 entdeckte jedoch ein von Forschern der Universität Stockholm geleitetes Forschungsprojekt zu „Bestien“-Exostern zwei besondere Planeten. Einer der Planeten umkreist einen Stern mit einer Masse von etwa dem Zehnfachen der Sonne in einer Entfernung von etwa dem 550-fachen der Erde-Sonne-Distanz, während ein anderer Planet einen Stern mit einer Masse von neunmal der Sonne in einer Entfernung von etwa dem 290-fachen der Erde-Sonne-Distanz umkreist.

Das Beast-Star-Forschungsteam hat herausgefunden, dass diese Planeten Sterne in der Sternentstehungsregion Sco Cen in der Milchstraße umkreisen. Auf diesen Bereich der Milchstraße konzentrieren Wissenschaftler derzeit ihre Erkundung. Was diese großen Planeten betrifft, so glauben Wissenschaftler, dass sie den großen Gasplaneten im Sonnensystem ähneln, ihre Masse jedoch größer ist und ihre Ausmaße die der großen Planeten im Sonnensystem bei weitem übertreffen, da die Ausmaße eines einzigen von ihnen denen unseres gesamten Planetensystems entsprechen.

Allerdings senden massereiche Sterne große Mengen ultravioletter Strahlung aus, die die für die Entstehung von Gasplaneten wie Jupiter oder Saturn notwendigen Gase verdampfen lassen könnte. Was wäre also das Schicksal dieser massereichen Planeten?

Aus früheren Arbeiten wissen wir bereits, dass Planeten in dicht besiedelten Sternentstehungsgebieten von anderen Sternen geplündert oder eingefangen werden können. Deshalb haben wir die intrinsische Dynamik massereicher Sterne, die diese Planeten einfangen, genauer untersucht.

Unsere neueste Erklärung ist, dass diese großen Planeten durch Planeteneinfang entgleisen können, d. h., obwohl sie nach der Geburt eines Sterns als Planeten entstanden sind, können sie leicht von anderen Sternen eingefangen werden. Die Umlaufbahnen dieser Planetensysteme sind oft sehr groß und ungewöhnlich. Der Umlaufabstand zwischen Sonne und Erde beträgt nur den Mindestabstand und die Form ihrer Umlaufbahnen ist nicht kreisförmig wie die Umlaufbahnen der Planeten im Sonnensystem.

Vielleicht gibt es in unserem eigenen System eingefangene Planeten, wie etwa den schwer fassbaren Planet Neun, aber es ist bestätigt, dass Jupiter und andere große Planeten in unserem eigenen Sonnensystem entstanden sind.

Unsere Computersimulationen sagen die Häufigkeit dieser Systeme und die Eigenschaften der Planetenbahnen voraus, beispielsweise einzelne oder doppelte Sternentstehungsgebiete. Auch über diese Planeten werden künftige Forschungen noch mehr ans Licht bringen, doch derzeit fehlen uns noch weitere spannende außerirdische Entdeckungen.

VON: Richard Parker

Geschäftsjahr: Herbst

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