Jüngste Beobachtungen mit dem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA haben eine verblüffende Wahrheit ans Licht gebracht: Alternde Sterne in ihrer Roten-Riesen-Phase sind für umlaufende Planeten deutlich zerstörerischer als bisher angenommen. Diese Entdeckung hat tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis von Planetensystemen und wirft entscheidende Fragen über das Schicksal der Erde im Zuge der Entwicklung der Sonne selbst auf.
Die Transformation des Roten Riesen: Eine stellare Verjüngungskur
Sterne wie unsere Sonne verbringen die meiste Zeit ihres Lebens in einer stabilen Phase, die als „Hauptreihe“ bekannt ist, wo sie durch Kernfusion Energie erzeugen und dabei Wasserstoff in Helium umwandeln. Dieser Prozess findet jedoch irgendwann ein Ende. Wenn ein Stern seinen Kernwasserstoffvorrat erschöpft, beginnt er sich in einen „Roten Riesen“ zu verwandeln.
Dieser Wandel ist dramatisch. Der Kern zieht sich zusammen, während sich die äußeren Schichten erheblich ausdehnen und möglicherweise auf das 1.000-fache der ursprünglichen Größe des Sterns anwachsen. Für Planeten, die in der Nähe des Sterns kreisen, stellt diese Expansion eine ernsthafte Bedrohung dar. Wissenschaftler schätzen, dass unsere Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren in diese Phase des Roten Riesen eintreten und möglicherweise Merkur, Venus und möglicherweise die Erde verschlingen wird.
Mit TESS den Untergang des Planeten aufdecken
Um die Häufigkeit dieser Planetenzerstörung zu verstehen, nutzte ein Team von Astronomen TESS, um eine riesige Auswahl an Planetensystemen zu beobachten. Sie begannen mit fast einer halben Million potenzieller Signale, die auf die Anwesenheit von Exoplaneten hindeuteten. Durch sorgfältige Analyse, einschließlich der Anwendung eines Computeralgorithmus, haben sie die Zahl auf 15.000 Kandidatenplaneten eingegrenzt, die Sterne umkreisen, die gerade dabei sind, sich zu Roten Riesen zu entwickeln. Davon wurden rund 130 als potenzielle Planeten identifiziert, darunter 33 neu entdeckte Kandidaten.
Die Ergebnisse zeigten ein auffälliges Muster: Es ist viel unwahrscheinlicher, dass Planeten in der Nähe von Roten Riesensternen gefunden werden. Dies deutet darauf hin, dass viele Planeten eliminiert werden, wenn Sterne diese Transformation durchlaufen. „Dies ist ein starker Beweis dafür, dass Sterne, wenn sie sich aus ihrer Hauptreihe heraus entwickeln, schnell dazu führen können, dass Planeten in sie hineinspiralen und zerstört werden“, erklärte Edward Bryant, ein an der Studie beteiligter Forscher der University of Warwick.
Gezeiteninteraktionen: Ein gravitatives Tauziehen
Es wird angenommen, dass der Hauptmechanismus hinter dieser Planetenzerstörung die „Gezeitenwechselwirkung“ ist, ein gravitatives Tauziehen zwischen dem Planeten und dem Stern. Wenn sich ein Stern zu einem Roten Riesen ausdehnt, nimmt die Stärke dieser Wechselwirkung dramatisch zu.
So wie der Mond die Ozeane der Erde anzieht, um Gezeiten zu erzeugen, übt ein Planet eine Anziehungskraft auf seinen Stern aus. Diese Wechselwirkung verlangsamt die Geschwindigkeit des Planeten und führt dazu, dass seine Umlaufbahn schrumpft, was letztendlich dazu führt, dass er sich spiralförmig nach innen auf den Stern zubewegt, wo er entweder auseinanderbricht oder hineinfällt.
Die Studie bestätigte diese Theorie: Als sich die Forscher auf bereits expandierende Sterne konzentrierten, sank die Wahrscheinlichkeit, dass sie einen Planeten beherbergen, auf lediglich 0,11 %. Dies entspricht einer Verringerung um etwa 3 % im Vergleich zur Wahrscheinlichkeit, einen Planeten um einen Stern in seiner Hauptreihenphase zu beherbergen. Die Forscher beobachteten außerdem mit zunehmendem Alter des Sterns einen Rückgang der Wahrscheinlichkeit, dass Rote Riesen Riesenplaneten wie Jupiter oder Saturn beherbergen.
Das Schicksal der Erde: Ein gemischter Ausblick
Was bedeutet das angesichts dieser Erkenntnisse für die Überlebenschancen der Erde, wenn die Sonne in einen Roten Riesen übergeht? Während die Erde zweifellos sicherer ist als die in der Studie untersuchten Riesenplaneten, die viel näher an ihrem Stern sind, betonen die Forscher, dass ihre Beobachtungen nur die Anfangsstadien dieser Entwicklung abdecken – die ersten ein bis zwei Millionen Jahre.
Im Gegensatz zu den fehlenden Riesenplaneten, die in der Studie beobachtet wurden, könnte die Erde selbst die Phase des Roten Riesen der Sonne überleben. Allerdings wären die Bedingungen auf der Erde in diesem Zeitraum wahrscheinlich unhaltbar für Leben.
Das Team sucht nun nach zusätzlichen Daten, um besser zu verstehen, warum einige Planeten von älteren Sternen verschlungen werden, während andere diesem Schicksal entgehen. Diese Forschung könnte entscheidende Einblicke in das potenzielle langfristige Überleben der Erde und die Herausforderungen liefern, denen sie im Zuge der Transformation unseres eigenen Sterns gegenüberstehen könnte.
