Gasplanet bei einem Weißen Zwergstern nachgewiesen

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 dabei 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 jetzt durch einen Zufall geändert: Am 2. August 2020 beobachteten Astronomen im Rahmen eines Überwachungsprogramms eine charakteristische Helligkeitsveränderung bei einem ansonsten konstant leuchtenden Stern.

Wie eine genaue Analyse zeigte, war es nicht der Stern selbst, der seine Helligkeit geändert hatte. Vielmehr war von der Erde aus gesehen ein zweiter – selbst nicht sichtbarer – Stern vor ihm vorübergezogen, hatte dabei mit seiner Schwerkraft als „Gravitationslinse“ gewirkt und so die Helligkeitsschwankung verursacht. Mehr noch: Der als Linse wirkende Stern musste einen jupitergroßen Planeten besitzen, anders ließ sich der genaue Verlauf der Helligkeitsänderung nicht erklären.

Blackman und seine Kollegen haben jetzt versucht, mit dem großen Keck-Teleskop auf Hawaii den im Vordergrund stehenden Stern aufzuspüren – jedoch ohne Erfolg. Es müsse sich demnach – so folgern die Forscher – 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 also vermutlich um einen jupiterähnlichen Gasplaneten, der seine Bahn etwa im dreifachen Abstand Erde-Sonne von dem Weißen Zwerg zieht.

Bereits vor einem Jahr meldete ein anderes Forscherteam die Entdeckung eines jupitergroßen Planeten bei einem Weißen Zwergstern. 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 der Sonne. Dort könnte ein Planet die Aufblähung zu einem Roten Riesen jedoch nicht überstanden haben. Wie er in diese Umlaufbahn gelangen konnten, ist für die Forscher bislang ein Rätsel. Möglicherweise spielt ein Rolle, dass der Weiße Zwerg mit zwei weiteren Sternen ein Dreifach-System bildet.

Der jetzt entdeckte jupiterähnliche Planet umkreist dagegen einen Einzelstern, wie es auch unsere Sonne ist, und 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 dann Aufschluss über den Ablauf der Entwicklung von Planetensystemen in der Spätphase von Sternen geben.

Bildquelle: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko