Kosmische Todesspirale
Der Riesenplanet droht mit dem Heimatstern zu kollidieren
22.12.2022 10:36 Uhr
Fernab der Erde beobachtet ein Forscherteam das Sterben eines großen Exoplaneten: Nach ihren Berechnungen kommt Kepler-1658b seinem Stern mit der Zeit immer näher – eine Kollision ist unvermeidlich. Aber die Leute werden das wahrscheinlich nicht mehr bemerken.
2.600 Lichtjahre von der Erde entfernt ereignet sich eine kosmische Katastrophe: Der „heiße Jupiter“ Kepler-1658b bewegt sich spiralförmig auf seinen Stern zu und wird in etwa 2,5 Millionen Jahren mit ihm kollidieren. Das zeigen die Beobachtungen eines Forscherteams aus den Vereinigten Staaten von Amerika und dem Vereinigten Königreich. Dies ist das erste Mal, dass eine solche Todesspirale auf einem Planeten von einem alten, fortgeschrittenen Stern entdeckt wurde. Laut Wissenschaftlern in den Astrophysical Journal Letters geben die Beobachtungen auch Einblick in die Zukunft unseres Sonnensystems.
„Wir haben bereits Beweise dafür gefunden, dass sich Planeten spiralförmig auf ihre Sterne zubewegen“, sagt Shreyas Visapragada vom Smithsonian Center for Astrophysics in Harvard. Aber wir konnten dieses Phänomen noch nie bei einem Planeten eines hochentwickelten Sterns nachweisen. Solche Sterne haben bereits den größten Teil ihrer Kernenergie verbraucht und haben begonnen, sich zu einem Roten Riesenstern auszudehnen. Unsere Sonne wird dieses Stadium in etwa fünf Milliarden Jahren erreichen.
Die Theorie besagt jedoch, dass diese Sterne besonders effektiv darin sein sollten, Planeten in engere, engere Umlaufbahnen zu ziehen – bis sie schließlich mit dem Stern zusammenstoßen. Dies sollte bei Kepler-1658b der Fall sein, einem jupitergroßen Gasplaneten in einer sehr engen Umlaufbahn um seinen Stern: Seine Umlaufzeit beträgt nur 3,8 Tage, und seine Entfernung vom Stern beträgt nur ein Achtel der Merkur-Sonne-Entfernung.
Um Veränderungen in dieser Umlaufbahn zu erkennen, werteten Vasapragada und sein Team Beobachtungen der Weltraumteleskope Kepler und TESS sowie des Hall-Teleskops des Palomar-Observatoriums von 2009 bis 2022 aus. Von der Erde aus gesehen zieht Kepler-1658b regelmäßig an seinem Stern vorbei und verdunkelt ihn leicht. Die Messung dieser Transite liefert den Astronomen sofort die Umlaufzeit des Planeten. Und eine Beobachtung über einen längeren Zeitraum sollte zeigen, ob sich die Umlaufzeit ändert.
Der Planet bewegt sich immer schneller
Es scheint jedoch einfacher zu sein. Denn solche Änderungen sind sehr langsam. Mithilfe einer ausgeklügelten Analysemethode konnte das Team jedoch eine Verkürzung der Umlaufzeit von 131 Millisekunden pro Jahr feststellen. Eine Verkürzung der Umlaufzeit bedeutet: Der Planet bewegt sich immer schneller und nähert sich spiralförmig dem Stern. Laut Visapragada und seinen Kollegen wird es etwa 2,5 Millionen Jahre dauern, bis Kepler-1658b schließlich mit dem Stern kollidiert.
Ursache der drohenden kosmischen Katastrophe sind die Gezeitenkräfte, die Stern und Planet in so geringer Entfernung aufeinander ausüben. Ähnliches passiert im System Erde-Mond: Die vom Mond auf der Erde erzeugten Gezeiten verlangsamen die Erdrotation – und aufgrund des physikalischen Drehimpulserhaltungssatzes muss sich der Mond immer weiter von der Erde entfernen. Ist eine Umlaufbahn sehr eng – wie im Fall von Kepler-1658b – kehrt sich dieser Effekt um und führt somit zu einer nach innen gerichteten Spiralbahn.
Gezeitenwechselwirkungen sind jedoch im Detail komplex und hängen beispielsweise von der inneren Struktur von Himmelskörpern ab. Theoretische Modelle deuten darauf hin, dass hochentwickelte Sterne Planeten besonders effektiv in Todesspiralen beschleunigen können. “Wir haben jetzt zum ersten Mal ein Beispiel eines Planeten, der einen entwickelten Stern umkreist, das wir verwenden können, um unsere Modelle für die Gezeitenphysik zu verbessern”, bemerkt Visapragada. Kepler-1658 ist für uns also eine Art kosmisches Labor – und mit etwas Glück könnten wir viele dieser Systeme finden.
