Die überwiegende Mehrheit der Sterne hat Planeten. Das wissen wir aus Beobachtungen von Exoplanetensystemen. Wir wissen auch, dass einige Sterne keine Planeten haben, und vielleicht hatten sie nie Planeten. Dies wirft eine interessante Frage auf. Angenommen, wir sehen einen alten Stern, der keine Planeten hat. Woher wissen wir, ob es jemals so war? Vielleicht hat der Stern seine Planeten verloren, als sich ein anderer Stern dicht annäherte, oder vielleicht haben sich die Planeten nach innen gewunden und wurden verzehrt wie Chronos, der seine Kinder frisst. Wie könnten wir das nur sagen? Eine aktuelle Studie zum arXiv beantwortet die Hälfte dieser Frage.
Es läuft alles auf ein seltsames kleines Element hinaus, das als Lithium bekannt ist.
Lithium ist das dritte Element im Periodensystem. Obwohl die meisten Atome, die während des Urknalls gebildet wurden, Wasserstoff und Helium waren, wurden beim Urknall Spuren von Lithium gebildet. Etwa ein Atom von zehn Milliarden, so das aktuelle Modell. Aber es stellt sich heraus, dass es im Universum weniger Lithium gibt, als man erwarten würde. Denn während andere Elemente wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Eisen im Herzen großer Sterne entstehen, wird Lithium zerstört. Dieser Effekt ist als Lithiumverbrennung bekannt und bedeutet, dass ältere Sterne normalerweise nicht viel Lithium in ihrer Atmosphäre enthalten.
Astronomen nutzen diesen Effekt, um zwischen massereichen Braunen Zwergen und massearmen Sternen zu unterscheiden. Wenn viel Lithium in der Atmosphäre vorhanden ist, findet keine Fusion statt und es handelt sich um einen Braunen Zwerg. Nicht viel Lithium und du hast einen Stern. Aber einige Sterne haben atmosphärisches Lithium. Sie sind eindeutig groß genug und heiß genug, um zu fusionieren, und sie haben kein Lithium aus ihrer Atmosphäre verbrannt. Also was gibt?
Die allgemeine Hypothese war, dass diese ungewöhnlichen Sterne einer ungewöhnlichen inneren Vermischung unterliegen müssen, die irgendwie verhindert, dass Lithium in das Innere des Sterns gelangt, wo es verbraucht werden kann. Diese neueste Studie schlägt eine Alternative vor. Vielleicht haben diese Sterne stattdessen ihre jungen Planeten verzehrt.
Da Planeten kein Lithium verbrennen, wenn ein Planet von einem Stern gefressen wird, wird sein Lithium der Mischung des Sterns hinzugefügt. Das Team simulierte, wie sich das hinzugefügte Lithium im Inneren eines Sterns verhalten würde und wie lange es dauern würde, bis es aus den oberen Schichten des Sterns verblasst. Sie fanden heraus, dass kleinere rote Zwergsterne das neue Lithium ziemlich effektiv verbrennen. Da ein kleiner Stern große Konvektionszonen hat, die sein Inneres sehr gut durchmischen, ist das neue Lithium innerhalb weniger hundert Millionen Jahre aufgebraucht. Aber für größere, sonnenähnlichere Sterne kann Lithium Milliarden von Jahren herumhängen. Lange nachdem ein Planet verbraucht ist, ist sein Lithium immer noch in der Sternatmosphäre vorhanden.
Wenn wir also einen alten sonnenähnlichen Stern mit Lithium in seiner Atmosphäre sehen, ist es durchaus möglich, dass er einmal Planeten hatte. Stellares Lithium scheint ein gutes Zeichen für einen gesättigten Stern nach einer planetarischen Mahlzeit zu sein.
Jason Sevilla, Aida Behmard, Jim Fuller, Langfristige Lithium-Abundanz-Signaturen nach planetarer Verschlingung. arXiv:2207.13232v1 [astro-ph.SR], arxiv.org/abs/2207.13232