Dieser Stern hat wohl einen Planeten verschlungen, Lithium verrät die Tat
Astronomen entdecken starke Hinweise auf einen verschlungenen Planeten. Lithium in der Atmosphäre von TOI-5882 liefert die entscheidende Spur.
Eine künstlerische Darstellung eines Sterns, der einen Planeten verschlingt. Die blaue Linie zeigt die Bahn des Planeten, der sich spiralförmig auf den Stern zubewegt und schließlich mit ihm kollidiert (der Planet ist teilweise zu sehen, während er auf die linke Seite des Sterns prallt).
Foto: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI), Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
Astronominnen und Astronomen haben einen Stern entdeckt, der möglicherweise einen seiner Planeten verschluckt hat. Im Zentrum der Untersuchung steht TOI-5882, ein sonnenähnlicher Unterriese in rund 1300 Lichtjahren Entfernung. Was den Himmelskörper so interessant macht, ist seine chemische Zusammensetzung. In seiner Atmosphäre fanden Forschende ungewöhnlich große Mengen Lithium – deutlich mehr, als sie bei einem vergleichbaren Stern erwarten würden.
Genau dieses Element könnte der Schlüssel zu einem Ereignis sein, das sich längst abgespielt hat: dem Verschlingen eines Planeten. Die Studie erschien im Fachjournal The Astrophysical Journal. Geleitet wurde sie von Brooke Kotten von der University of Michigan.
„Man ist, was man isst, oder?“, sagt Kotten. „Wir wissen, dass planetares Material viel mehr Lithium enthält als Sterne. Wenn also ein Stern einen Planeten verschlingt, nimmt er eine Menge Lithium auf.“
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Ein Planet verschwindet, die Spur bleibt zurück
Wenn ein Planet seinem Stern zu nahe kommt, kann er schließlich in dessen Atmosphäre eintauchen und zerstört werden. Astronominnen und Astronomen sprechen in diesem Fall von einem „Engulfment“. Solche Ereignisse dauern auf kosmischen Zeitskalen oft nur wenige Tage oder Wochen.
Direkt beobachten lassen sie sich deshalb nur äußerst selten. Stattdessen suchen Forschende nach Spuren, die lange nach dem eigentlichen Ereignis erhalten bleiben. Eine solche Spur könnte Lithium sein.
Sterne enthalten zwar von Natur aus geringe Mengen dieses Elements. In Planeten kommt Lithium jedoch deutlich häufiger vor. Gelangt ein Planet in die äußeren Schichten eines Sterns, kann sich dessen chemische Zusammensetzung messbar verändern. Genau das scheint bei TOI-5882 der Fall zu sein.
Lithium macht TOI-5882 verdächtig
Um die chemische Zusammensetzung des Sterns zu untersuchen, analysierte das Team sein Licht mithilfe der Spektroskopie. Dabei wird das Licht in seine einzelnen Wellenlängen zerlegt. Jedes chemische Element hinterlässt darin charakteristische Signaturen.
Die Messungen zeigten, dass TOI-5882 ungewöhnlich viel Lithium enthält. Doch ein einzelner Messwert reicht nicht aus, um daraus Rückschlüsse auf einen verschlungenen Planeten zu ziehen.
Deshalb verglichen die Forschenden den Stern mit 62 ähnlichen Vergleichsobjekten. Diese Sterne ähneln TOI-5882 hinsichtlich Alter, Masse, Temperatur und Entwicklungsstadium.
Das Ergebnis fiel deutlich aus. „Egal, wie man es dreht und wendet, TOI-5882 ist so reich an Lithium, dass er mindestens im 97. Perzentil liegt“, erklärt Melinda Soares-Furtado von der University of Wisconsin. Das bedeutet: Rund 97 % vergleichbarer Sterne weisen niedrigere Lithiumwerte auf.
Ganz bewiesen ist das Szenario damit allerdings nicht. Die ungewöhnliche Lithiumsignatur passt jedoch gut zu einem Stern, der vor vergleichsweise kurzer Zeit planetares Material aufgenommen hat.
Wie groß war der verlorene Planet?
Aus den gemessenen Lithiumwerten lässt sich grob abschätzen, wie viel Material der Stern aufgenommen haben könnte.
Nach den Berechnungen des Teams dürfte es sich nicht um einen Gasriesen wie Jupiter gehandelt haben. Wahrscheinlicher ist ein Planet mit einer Masse zwischen einigen Erdmassen und etwa der Masse des Neptun.
Die genaue Größe lässt sich allerdings nicht mehr rekonstruieren. Dafür fehlen entscheidende Informationen über den ursprünglichen Aufbau des Planetensystems.
Ein Brauner Zwerg als möglicher Auslöser
Eine weitere Frage beschäftigt die Forschenden besonders: Wie gelangte der Planet überhaupt in den Stern? TOI-5882 befindet sich noch nicht in jener späten Lebensphase, in der sich Sterne zu Roten Riesen aufblähen und nahe Planeten verschlingen. Seine Größe allein erklärt das Ereignis daher nicht.
Im System befindet sich jedoch noch ein weiterer Himmelskörper: ein Brauner Zwerg mit rund 20 Jupitermassen. Braune Zwerge liegen gewissermaßen zwischen Planeten und Sternen. Sie sind zu schwer für gewöhnliche Planeten, aber nicht massereich genug, um dauerhaft Wasserstofffusion zu betreiben.
Möglicherweise hat dieses Objekt die Umlaufbahn des verschwundenen Planeten über Millionen von Jahren gestört. Der Planet könnte dadurch immer näher an TOI-5882 herangerückt sein, bis er schließlich in den Stern stürzte. Ob dieser Mechanismus tatsächlich verantwortlich war, wollen die Forschenden nun in einer weiteren Studie untersuchen.
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