Wie ein Planet zwischen zwei Sonnen entsteht und überlebt

Astrophysiker der Universität Jena identifizieren Weißen Zwerg in Exo-Planetensystem und belegen erstmals, dass schwere Planeten in der Nähe von Roten Riesen überleben können

Lange ging man davon aus, dass schwere Planeten wie der Jupiter nur in weiter Entfernung von ihrem Zentralgestirn (Sonne) entstehen, dort wo es eisig und staubig ist. Nachdem im vergangenen Jahrzehnt Planeten sehr nah an ihren Sternen entdeckt wurden, änderte man die Theorie dahingehend, dass sie zwar außen entstehen, dann aber nach innen wandern. Dass es auch Planeten gibt, die in nächster Nähe zu ihrer Sonne entstehen, das konnten jetzt Astrophysiker von der Friedrich-Schiller-Universität Jena zeigen. Ausgangspunkt für die neue Erkenntnis ist ihre Entdeckung eines so genannten Weißen Zwergs, der um den Stern Gliese 86 (Gl 86) kreist. Weiße Zwerge sind Fixsterne von sehr kleinem Durchmesser und sind Endstadien von Sternen, deren Masse geringer als 1,4 Sonnenmassen ist.

Bereits 1998 war von anderen ein massenreicher Planet entdeckt worden, der diesen Stern im Sternbild Eridanus am Südhimmel begleitet. Obwohl durchs Teleskop nicht sichtbar, verriet sich der Planet, indem er an seinem Mutterstern zog und so verhinderte, dass sich dieser mit konstanter Radialgeschwindigkeit bewegte. „Das spezifische Wackeln des Muttersterns deutete zusätzlich an, dass sich neben dem Planeten noch ein weiteres Objekt in dem System befinden musste“, sagt Prof. Dr. Ralph Neuhäuser. Dem Jenaer Lehrstuhlinhaber für Astrophysik und seinem Doktoranden Markus Mugrauer ist es mit einem der 8-Meter-Teleskope in Chile gelungen, durch Infrarot-Spektroskopie das dritte Objekt im Gl 86 System als Weißen Zwerg zu identifizieren. Unter Einsatz einer speziellen adaptiven Optik und mit der neuen Methode der simultanen Differenz-Abbildung gelang ihnen die Direktaufnahme.

„Wir haben das erste System gefunden, wo sowohl ein Planet, als auch ein Weißer Zwerg um einen normalen Stern kreisen“, erklärt Markus Mugrauer. Die Bedeutung des Fundes erschließt sich Uneingeweihten erst auf den zweiten Blick. Denn die heutige Existenz des Weißen Zwerges bedeutet, dass der Planet einst einem System mit zwei Sonnen angehörte, deren eine nun ein Weißer Zwerg ist. Dieser entstand, nachdem sich der Stern erst zu einem roten Riesen aufblähte und nun nach dieser „heißen Transformations-Phase“ langsam abkühlen wird. Ein Prozess, der mehr als 10 Milliarden Jahre dauert. „Auch unserer Sonne ist ein solches Schicksal beschieden“, sagt Neuhäuser. Nur mit dem Unterschied, dass unsere Erde die Transformation der Sonne vom Roten Riesen zum Weißen Zwerg nicht überlebt, weil sie zu klein und zu nah dran ist.

„Es war eine wichtige Frage, ob Planeten die Rote-Riesen-Phase überleben können. Nun haben wir erstmals Evidenz gefunden, unter welchen Bedingungen dies möglich ist“, erklärt Markus Mugrauer. Wie so oft spielt die Größe, Schwere und die Entfernung der einzelnen Objekte voneinander eine entscheidende Rolle. „Dadurch, dass der Weiße Zwerg so nahe am Planeten ist, können wir davon ausgehen, dass der Planet in nächster Nähe zu seinem Mutterstern Gliese 86 entstanden sein muss. Es handelt sich quasi um eine in-situ-Entstehung in eisfreier Umgebung“, fasst Mugrauer die Ergebnisse der Untersuchungen zusammen. Der Planet ist damit der Erste, von dem man weiß, dass er den Untergang einer Nachbarsonne, die mit extrem großer Hitze (100.000 Kelvin) und UV-Strahlenentwicklung einhergeht, überlebt hat. „In allen anderen bekannten Doppelsternsystemen mit Planeten ist keiner der beiden Sterne ein Weißer Zwerg“, so Neuhäuser.

Fakten zum System: Entfernung von uns: etwa 35 Lichtjahre, Alter: fast 10 Milliarden Jahre. Stern: Gl 86 im Sternbild Eridanus am Südhimmel wird in 15 Tagen von seinem Planet umrundet. In weiter Entfernung (21 mal die Distanz Erde-Sonne) bewegt sich der Weiße Zwerg in 80 Jahren um Gl 86. Die Ergebnisse der Jenaer Wissenschaftler wurden publiziert in den „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“.

Kontakt:
Markus Mugrauer und Prof. Dr. Ralph Neuhäuser
Astrophysikalisches Institut der Universität Jena
Tel.: 03641 / 947514 oder 947500
E-Mail: markus@astro.uni-jena.de und rne@astro.uni-jena.de