13.11.2019 • Astrophysik

Explaneten mit vielen Sonnen

Planeten in Mehrfachsystemen unterscheiden sich deutlich von Planeten bei Einzelsternen.

Über viertausend Exoplaneten sind bislang bekannt, die meisten davon im Orbit um Einzel­sterne wie unsere Sonne. Markus Mugrauer von der Uni Jena hat jetzt zahlreiche neue Mehrfach­stern­systeme entdeckt und charak­te­risiert, in denen Exoplaneten vorkommen. Die Funde bestätigen Annahmen, wonach das Vorhanden­sein mehrerer Sterne den Entstehungs- und Entwick­lungs­prozess von Planeten beeinflusst.

Abb.: Auch der nächstgelegene Exoplanet Proxima Centauri b befindet sich in...
Abb.: Auch der nächstgelegene Exoplanet Proxima Centauri b befindet sich in einem Mehrfachsternsystem. So könnte das Dreifachsternsystem Alpha Centauri von der Planetenoberfläche betrachtet aussehen (künstlerische Darstellung; Bild: M. Kornmesser, ESO)

„Mehrfachsternsysteme kommen in unserer Milch­straße sehr häufig vor“, erklärt Mugrauer. „Wenn solche Systeme Planeten besitzen, so sind sie für die Astro­physik von besonderem Interesse, weil sich die Planeten­systeme darin funda­mental von unserem Sonnen­system unter­scheiden können.“ Um mehr über diese Unter­schiede zu erfahren, suchte der Forscher mehr als 1300 bekannte Sterne, bei denen Exoplaneten gefunden wurden, nach Begleit­sternen ab. Dabei griff er auf die präzisen Beobachtungs­daten des Weltraum­teleskops Gaia zurück, das von der Europä­ischen Weltraum­agentur ESA betrieben wird. Auf diese Weise gelang es ihm, bei den Zentral­sternen von Exoplaneten mit Entfernungen von bis zu 1600 Licht­jahren insgesamt rund zwei­hundert Begleit­sterne nach­zu­weisen. Mithilfe der Daten konnte Mugrauer die entdeckten Begleit­sterne und ihre Systeme zudem näher beschreiben: Es existieren sowohl enge Systeme mit Abständen von nur zwanzig Astro­no­mischen Einheiten als auch Systeme, deren Sterne über 9000 AE vonein­ander entfernt liegen.

Unterschiedlich beschaffen sind die Begleit­sterne auch hinsicht­lich ihrer Massen, Temperaturen und Entwicklungs­stadien. Die schwersten von ihnen wiegen das 1,4-Fache unserer Sonne, die leichtesten verfügen hingegen nur über acht Prozent der Sonnen­masse. Bei den meisten Begleit­sternen handelt es sich um masse­arme, kühle und schwach rötlich leuchtende Zwerg­sterne. Unter den leucht­schwachen Objekten wurden aber auch acht weiße Zwerge identi­fiziert. Diese Beobach­tungen zeigen, dass Exoplaneten die finale Entwick­lungs­phase eines nahen sonnen­ähn­lichen Sterns durchaus über­leben können.

Bei der Mehrzahl der in der Studie nach­ge­wiesenen Stern­systeme mit Exoplaneten handelt es sich um Doppel­sterne. Es konnten aber auch rund zwei Dutzend hierarchische Drei­fach­stern- und sogar ein Vier­fach­stern­system detektiert werden. Im unter­suchten Abstands­bereich zwischen zwanzig und zehn­tausend AE verfügen insgesamt 15 Prozent der unter­suchten Sterne über mindestens einen Begleit­stern. Diese Häufig­keit ist nur etwa halb so groß, wie sie bei sonnen­ähnlichen Sternen im Allge­meinen erwartet wird. Zudem weisen die detektierten Begleit­sterne einen etwa fünfmal größeren Abstand auf als gewöhnliche Systeme.

„Beides zusammen könnte darauf hinweisen, dass der Einfluss mehrerer Sterne in einem Stern­system den Entstehungs­prozess von Planeten sowie die weitere Entwicklung ihrer Umlauf­bahnen stört“, so Mugrauer. Ursache dafür sei zunächst die gravitative Wechsel­wirkung der Begleit­sterne auf die Gas- und Staub­scheiben, in denen Planeten entstehen. Später stören dann die Begleit­sterne durch ihr Schwere­feld die Bewegung der Planeten um ihre Zentral­sterne herum.

Mugrauer plant, das Projekt fortführen. Auch künftig soll die Multi­plizität der Zentral­sterne neu entdeckter Planeten mit den Daten der Gaia-Mission untersucht und detektierte Begleit­sterne genau charakte­ri­siert werden. „Zudem werden wir die Resultate mit den Ergebnissen einer inter­natio­nalen Beobachtungs­kampagne kombinieren, die wir aktuell zum selben Thema am Paranal-Observatorium der Europäischen Süd­stern­warte in Chile durch­führen“, ergänzt der Forscher. „Damit können wir dann den genauen Einfluss der stellaren Multi­plizität auf die Entstehung und Entwicklung von Planeten unter­suchen.“

FSU / RK

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