Blick in die Zukunft: Jupiter könnte die sterbende Sonne überleben

Forscher weisen einen Gasriesen bei einem Weißen Zwergstern nach. Die Entdeckung lässt überraschende Aussagen zur Zukunft unseres Sonnensystems zu. Auch die Umlaufbahn des Gasplaneten verblüfft Astronomen.

In etwa sechs Milliarden Jahren bläht sich unsere Sonne zu einem Roten Riesenstern auf, bevor sie zu einem Weißen Zwerg zusammenfällt. Während die inneren Planeten wie die Erde dann vermutlich zerstört werden, könnte Jupiter diese Phase überstehen. Das zeigt die Entdeckung eines jupiterähnlichen Gasplaneten bei einem Weißen Zwerg durch ein internationales Forscherteam. Allerdings befinde sich der Planet nicht dort, wo es Computermodelle der Entwicklung von Planetensystemen vorhersagen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Simulationen zeigen, dass Planeten in jupiterähnlichen Umlaufbahnen die starken Gezeitenkräfte eines Roten Riesen überstehen können“, schreiben Joshua Blackman von der University of Tasmania in Australien und seine Kollegen. „Doch bislang gab es keine Bestätigung für derartige überlebende Planeten durch Beobachtungen.“ Das hat sich durch einen Zufall geändert: Am 2. August 2020 beobachteten Astronomen im Rahmen eines Überwachungsprogramms eine charakteristische Helligkeitsveränderung bei einem ansonsten konstant leuchtenden Stern.

Ein Weißer Zwerg mit etwa der halben Masse unserer Sonne

Wie eine genaue Analyse zeigte, hatte aber nicht der Stern selbst seine Helligkeit geändert. Vielmehr war von der Erde aus gesehen ein zweiter – selbst nicht sichtbarer – Stern vor ihm vorübergezogen und hatte dabei mit seiner Schwerkraft die Helligkeitsschwankung verursacht. Mehr noch: Dieser zweite Stern musste einen jupitergroßen Planeten besitzen, anders ließ sich der genaue Verlauf der Helligkeitsänderung nicht erklären.

Blackman und seine Kollegen versuchten dann, mit dem großen Keck-Teleskop auf Hawaii den im Vordergrund ziehenden Stern aufzuspüren – jedoch ohne Erfolg. Es müsse sich demnach, so folgern sie, um einen sehr leuchtschwachen Stern handeln: um einen Weißen Zwerg mit etwa der halben Masse unserer Sonne. Für den Planeten ermitteln die Astronomen aus der Lichtkurve eine Masse, die etwa dem 1,4-fachen der Jupitermasse entspricht. Es handelt es sich demnach vermutlich um einen jupiterähnlichen Gasplaneten, der seine Bahn etwa im dreifachen Abstand Erde-Sonne von dem Weißen Zwerg zieht.

Bereits vor einem Jahr hatte ein anderes Forscherteam die Entdeckung eines jupitergroßen Planeten bei einem Weißen Zwergstern gemeldet. Allerdings umkreist dieser Planet seinen Stern alle anderthalb Tage auf einer extrem engen Umlaufbahn: Der Abstand Stern-Planet beträgt hier etwa ein Zwanzigstel des Abstands des Planeten Merkur von unserer Sonne. Dort könnte ein Planet die Aufblähung zu einem Roten Riesen jedoch nicht überstanden haben. Wie er in diese Umlaufbahn gelangen konnte, ist für die Forscher bislang ein Rätsel. Möglicherweise spielt ein Rolle, dass jener Weiße Zwerg mit zwei weiteren Sternen ein Dreifach-System bildet.

Der nun vorgestellte jupiterähnliche Planet umkreist dagegen einen Einzelstern, wie es auch unsere Sonne ist. Er kann den Forschern daher auch als Modell für die Entwicklung unseres eigenen Sonnensystems dienen. Computermodelle sagen allerdings eine Wanderung von Jupiter nach außen voraus, wenn unsere Sonne sich zu einem Roten Riesen aufbläht. Deshalb ist es für die Forscher überraschend, einen jupitergroßen Planeten bei einem Weißen Zwerg zu finden, der stattdessen nach innen gewandert zu sein scheint.

Blackman und seine Kollegen schätzen, dass etwa die Hälfte aller Weißen Zwerge noch jupiterähnliche Begleiter besitzt. Die Beobachtung vieler weiterer derartiger Systeme könnte Aufschluss über den Ablauf der Entwicklung von Planetensystemen in der Spätphase von Sternen geben.