Astronominnen und Astronomen haben drei Planetensysteme entdeckt, in denen Planeten überlebt haben, obwohl ihre Heimatsterne die Phase des Roten Riesen durchlaufen haben — ein Stadium, in dem sich ein Stern so stark ausdehnt, dass er nach klassischen Modellen nahegelegene Welten vollständig verschlucken müsste. Dies berichtet ein Forscherteam unter der Leitung von Qian Shenbang von der Yunnan-Universität, das mit Daten des NASA-Weltraumteleskops TESS arbeitet. Die Entdeckung stellt die gängige Annahme infrage, dass jeder Planet auf einer engen Umlaufbahn bei der Ausdehnung eines Sterns unweigerlich zerstört wird.

Drei Anomalien im nördlichen Himmelscluster

Die Forschenden konzentrierten sich auf Sterne, die den Höhepunkt ihrer Ausdehnung bereits überschritten und sich wieder zu kompakteren Größen zusammengezogen haben. Genau dies ermöglichte es abzuschätzen, was mit den Planeten auf engen Umlaufbahnen zum Zeitpunkt der maximalen Sternausdehnung geschehen war. Durch die Analyse von TESS-Daten identifizierten die Wissenschaftler drei ähnliche Systeme im nördlichen Himmelscluster, von denen jedes einen großen Planeten auf einer sehr engen Umlaufbahn enthält — Berechnungen zufolge hätte dieser während der Sternausdehnung vollständig ausgelöscht werden müssen.

Stern 24 Bootis: Der riskanteste Fall

Das aussagekräftigste Objekt in der Stichprobe war der Stern 24 Bootis, der etwa 300 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Schätzungen der Forschenden zufolge dehnte sich dieser Stern in der Phase des Roten Riesen im Vergleich zur heutigen Sonnengröße um das mehr als Hundertfache aus. Bei diesem Ausdehnungsmaßstab hätte die Umlaufbahn jedes massereichen Planeten, der sich in geringem Abstand bewegt, tief im Inneren der Photosphäre des Sterns liegen müssen. Dennoch blieb der Planet in diesem System erhalten, was den Fall 24 Bootis aus Sicht der klassischen Astrophysik zum paradoxesten macht.

Vor dieser Entdeckung war den Astronominnen und Astronomen nur ein einziger derartiger Fall bekannt — ein System im Sternbild Kleiner Bär, das 2023 beschrieben wurde. Die Entdeckung gleich dreier neuer Anomalien in einem einzigen Datendurchlauf erlaubte es den Wissenschaftlern, einen grundlegend anderen Schluss zu ziehen: Es handelt sich hierbei nicht um einen statistischen Zufall, sondern um das Ergebnis bestimmter physikalischer Mechanismen, die noch nicht vollständig formalisiert sind. Dies bedeutet, dass das Überleben von Planeten bei der Sternausdehnung kein außergewöhnliches Ereignis sein könnte, sondern ein gesetzmäßiger Prozess, der durch konkrete Gesetze der Dynamik und des Massentransfers gesteuert wird.

Was das für das Sonnensystem bedeutet

Modernen Modellen der Sternevolution zufolge wird die Sonne in etwa fünf Milliarden Jahren den Wasserstoff in ihrem Kern erschöpfen, in die Phase des Roten Riesen übergehen und Merkur sowie Venus verschlucken, während sie die Erde in einen verbrannten Felsen ohne Atmosphäre und flüssiges Wasser verwandelt. Die neue Studie zeigt, dass das langfristige Schicksal von Planetensystemen wesentlich komplexer ist, als klassische Modelle annahmen: Selbst auf engen Umlaufbahnen können Planeten dank Mechanismen überleben, die noch genau beschrieben werden müssen. Shenbangs Team plant, verschiedene Überlebensszenarien zu überprüfen, da das Verständnis dieser Mechanismen eine genauere Vorhersage der Evolution nicht nur von Exoplanetensystemen, sondern auch unseres eigenen Sonnensystems ermöglichen wird.

Offene Fragen

Gegenwärtig haben die Wissenschaftler keine genaue Antwort darauf, wie genau es den Planeten in den drei entdeckten Systemen gelungen ist, die Sternausdehnung zu überleben. Mögliche Hypothesen umfassen eine Veränderung der Umlaufbahn unter dem Einfluss von Gezeitenkräften, eine Massenumverteilung bei Sternmassenverlust sowie den Einfluss benachbarter Körper im System. Jede dieser Annahmen erfordert eine zusätzliche Überprüfung anhand präziserer Beobachtungsdaten. Dennoch ist die Tatsache der Entdeckung von drei Systemen mit einer ähnlichen Anomalie bereits an sich ein bedeutendes Ergebnis, das darauf hinweist, dass die bestehenden Modelle der Planetensystemevolution überarbeitet werden müssen.