Sogar Sterne, die dazu verdammt sind, als Supernovae zu sterben, können Planeten haben

Neunzig Prozent aller bisher entdeckten Exoplaneten (mittlerweile sind es über 5.000) umkreisen Sterne, die gleich groß oder kleiner als unsere Sonne sind. Riesensternen scheinen planetare Begleiter zu fehlen, und diese Tatsache hat ernsthafte Auswirkungen darauf, wie wir die Entstehung des Sonnensystems verstehen. Aber ist der Mangel an Planeten um große Sterne ein wahres Spiegelbild der Natur, oder gibt es eine Voreingenommenheit in unserer Suche nach Exoplaneten, die dazu führt, dass wir sie übersehen? Die jüngste Entdeckung von zwei Gasriesen, die einen Riesenstern namens µ2 Scorpii umkreisen, deutet darauf hin, dass es sich um Letzteres handeln könnte.

µ2 Scorpii ist ein mit bloßem Auge sichtbarer Stern – Sie können hinausgehen und selbst nach ihm suchen – er bildet einen Teil des hinteren Endes der Scorpius-Konstellation, nicht weit unterhalb des hellen Sterns, der als Antares bekannt ist. µ2 Scorpii ist ein Stern vom Typ B, neunmal so schwer wie die Sonne – groß genug, dass er eines Tages in einer spektakulären Supernova explodieren wird, bevor er zu einem dichten Neutronenstern zusammenbricht.

Kürzlich haben Astronomen µ2 Scorpii als Teil der B-Star Exoplanet Abundance STudy (BEAST) untersucht und zwei Gasriesen im Orbit um den Stern entdeckt – einer muss noch bestätigt werden. Dies ist das erste System dieser Art, das uns bekannt ist.

Diese Planeten zu finden war nicht einfach. Es gibt verschiedene Methoden, um Exoplaneten zu erkennen. Die Transitmethode ermöglicht es uns, Planeten zu fangen, wenn sie vor ihrem Stern vorbeiziehen, was zu einem vorübergehenden Rückgang der Helligkeit des Sterns aus der Perspektive der Erde führt. Diese Methode eignet sich am besten, um Planeten in unmittelbarer Nähe ihres Sterns zu finden (wenn ein Planet 12 Jahre braucht, um seinen Stern zu umkreisen – wie Jupiter – würde es 12 Jahre dauern, bis das Licht wieder abfällt. Es ist viel einfacher, Sterne mit gemessenen Umlaufbahnen zu finden Tage oder Wochen).

Die Radialgeschwindigkeitsmethode hingegen fängt Planeten ein, indem sie beobachtet, wie ein Stern wackelt, wenn Planeten gravitativ an ihm ziehen, wodurch das Lichtspektrum des Sterns leicht rot- oder blauverschoben wird. Aber die Radialgeschwindigkeit ist auch darauf ausgerichtet, Planeten sehr nahe an ihrem Wirtsstern zu finden.

Große Sterne mit entfernten Gasriesenplaneten würden sowohl mit der Radialgeschwindigkeits- als auch mit der Transitmethode leicht übersehen werden.

Glücklicherweise ist in bestimmten Situationen die direkte Erkennung von Planeten möglich. Damit dies funktioniert, muss der Planet weit genug von seinem Stern entfernt sein, damit er nicht vom überwältigenden Licht des Sterns übertönt wird. Der Planet muss auch massiv genug sein, um gesehen zu werden, und er muss jung genug sein, um hell zu sein (junge Planeten glühen heiß). Schließlich muss das gesamte Sternensystem nahe genug an der Erde sein, damit unsere Instrumente sie erfassen können. So konnte BEAST die beiden Planeten entdecken, die µ2 Scorpii umkreisen, der Teil eines nicht allzu weit entfernten Sternhaufens ist.

Was sind die Auswirkungen dieser Entdeckung? Nun, es ist ein früher Beweis dafür, dass diese Art von Planeten nicht so selten ist, wie Exoplaneten-Daten bisher vermuten lassen. Wenn BEAST weiterhin weitere Gasriesen wie die um µ2 Scorpii findet, müssen wir überdenken, was wir für die „häufigsten“ Planetenkörper in der Galaxie halten.

Darüber hinaus erklären unsere aktuellen Modelle der Planetenentstehung nicht ohne weiteres die Entstehung des Planetentyps, der µ2 Scorpii umkreist. Das Kernakkretionsmodell der Planetenentstehung, bei dem Staub über Millionen von Jahren langsam in einem Planetenkern gesammelt wird, sollte um massereiche Sterne herum nicht möglich sein, wo protoplanetare Scheiben schneller zerstreut werden. In einem anderen Modell, das als Gravitationsinstabilität (GI) bekannt ist, ist die protoplanetare Scheibe massiv genug, um unter ihrem eigenen Gewicht instabil zu werden und zu riesigen Planeten zusammenzubrechen. Dies kann viel schneller erfolgen als die Kernakkretion und kann Planeten um massereiche Sterne erklären, aber die Begleitplaneten von µ2 Scorpii sind, wie die Forscher vermuten, „gemäß der Massenverteilung von Objekten, die von aktuellen GI-Modellen generiert werden, nicht zu erwarten“. Diese Planeten passen nicht zu den Modellen, daher müssen die Modelle möglicherweise aktualisiert werden.

Um die Bedeutung dieser Entdeckung auf den Punkt zu bringen: Es ist klar, dass die Vielfalt der existierenden Exoplaneten größer ist als die, die wir derzeit nachweisen können. Systeme wie µ2 Scorpii weisen auf diese Vielfalt hin und werden uns zwingen, unsere Modelle der Planetenentstehung neu zu schreiben. Mit jedem neuen Exoplaneten, der zu unseren Datenbanken hinzugefügt wird, lernen wir mehr und mehr über die Komplexität der Sonnensysteme in unserer Galaxie und verbessern unser Verständnis der Mechanismen, die bei der Entstehung von Planeten am Werk sind.