Kosmische Todesspirale
Der Riesenplanet droht mit dem Heimatstern zu kollidieren
21.12.2022, um 12:17 Uhr
In einiger Entfernung von der Erde beobachtet das Forscherteam einen großen Exoplaneten auf seinem Sterbebett: Nach ihren Berechnungen kommt Kepler-1658b seinem Stern mit der Zeit immer näher – eine Kollision ist unvermeidlich. Aber die Leute merken es wahrscheinlich nicht mehr.
2.600 Lichtjahre von der Erde entfernt droht eine kosmische Katastrophe: Der „heiße Jupiter“ Kepler-1658b bewegt sich spiralförmig auf seinen Stern zu und wird in etwa 2,5 Millionen Jahren hineinfallen. Das zeigen die Beobachtungen des Forscherteams in den USA und Großbritannien. Dies ist das erste Mal, dass eine solche Todesspirale auf dem Planeten eines alten entwickelten Sterns entdeckt wurde. Laut Forschern in den Astrophysical Journal Letters gibt die Beobachtung auch Einblick in die Zukunft unseres Sonnensystems.
„Wir haben zuvor Beweise dafür gefunden, dass sich Planeten spiralförmig auf ihre Sterne zubewegen“, sagte Shreyas Vissapragada vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. „Allerdings konnten wir dieses Phänomen noch nie auf einem Planeten eines hochentwickelten Sterns nachweisen.“ Solche Sterne haben bereits den größten Teil ihrer nuklearen Energieversorgung aufgebraucht und beginnen, sich zu einem Roten Riesenstern auszudehnen. Unsere Sonne wird dieses Stadium in etwa fünf Milliarden Jahren erreichen.
Theoretisch sollten diese Sterne jedoch besonders effektiv darin sein, Planeten in engen Umlaufbahnen immer näher heranzuziehen – bis sie schließlich in den Stern einstürzen. Dies sollte bei Kepler-1658b der Fall sein, einem jupitergroßen Gasplaneten, der seinem Stern extrem nahe kommt: mit einer Umlaufzeit von nur 3,8 Tagen und einer Entfernung von nur einem Achtel der von Merkur und Sonne.
Um Veränderungen in seiner Umlaufbahn zu erkennen, werteten Vassapragada und sein Team zwischen 2009 und 2022 Beobachtungen der Weltraumteleskope Kepler und Tess sowie des Hale-Teleskops des Palomar-Observatoriums aus. Von der Erde aus gesehen zieht Kepler-1658b regelmäßig an seinem Stern vorbei und verdunkelt ihn leicht. Die Messung dieser Transite sagt den Astronomen sofort die Umlaufzeit des Planeten. Und eine längere Beobachtung sollte zeigen, ob sich die Umlaufzeit ändert.
Der Planet bewegt sich immer schneller
Allerdings klingt es einfacher als es ist. Denn solche Änderungen sind sehr langsam. Durch ein komplexes Analyseverfahren konnte das Team jedoch feststellen, dass die Umlaufzeit um 131 Millisekunden pro Jahr abnahm. Eine Verkürzung der Umlaufzeit bedeutet: Der Planet bewegt sich in einer Spirale schneller und näher an den Stern heran. Laut Vissapragada und seinen Kollegen wird es etwa 2,5 Millionen Jahre dauern, bis Kepler-1658b schließlich mit dem Stern kollidiert.
Ursache der drohenden kosmischen Katastrophe ist die Gezeitenkraft, die Stern und Planet in so geringem Abstand aufeinander ausüben. Ähnliches passiert im System Erde-Mond: Die vom Mond auf der Erde erzeugten Gezeiten verlangsamen die Erdrotation – und aufgrund des Erhaltungssatzes der Winkelgeschwindigkeit muss sich der Mond deshalb immer weiter von der Erde entfernen. Ist die Umlaufbahn sehr eng – wie im Fall von Kepler-1658b – kehrt sich dieser Effekt um und führt somit zu einer nach innen gerichteten Spiralbahn.
Das Zusammenspiel von Gezeiten ist jedoch im Detail komplex und hängt beispielsweise auch von der inneren Struktur von Himmelskörpern ab. Theoretische Modelle deuten darauf hin, dass hoch entwickelte Sterne besonders effektiv darin sind, Planeten in Todesspiralen zu beschleunigen. “Wir haben jetzt zum ersten Mal ein Beispiel für einen Planeten, der einen entwickelten Stern umkreist, und wir können dies verwenden, um unsere Modelle der Gezeitenphysik zu verbessern”, betont Vissapragada. „Kepler-1658 ist für uns also eine Art kosmisches Labor – und mit etwas Glück finden wir noch viele weitere solcher Systeme.“
