Eine Studie legt nahe, dass vier Planeten, die in einem Rhythmus um einen nahe gelegenen Stern kreisen, dazu bestimmt sind, um ihr Sonnensystem herumgewirbelt zu werden, wenn ihre Sonne schließlich stirbt.
Astronomen modellierten, wie die Änderung der Gravitationskräfte im System als Ergebnis der Verwandlung des Sterns in einen Weißen Zwerg, dem letzten Stadium seines Lebenszyklus, dazu führt, dass sich seine Planeten aus ihren Umlaufbahnen lösen und von der Schwerkraft des anderen abprallen, ähnlich wie Bälle bei einem Flipperspiel von einer Stoßstange abprallen.
Während dieses Prozesses werden die Planeten nahegelegene Trümmer in ihre sterbende Sonne werfen und den Wissenschaftlern neue Einblicke in die ursprüngliche Entwicklung weißer Zwerge mit verschmutzter Atmosphäre bieten.
Das System mit dem Namen HR 8799 ist 135 Lichtjahre entfernt und besteht aus einem 30-40 Millionen Jahre alten Stern und vier ungewöhnlich massiven Planeten. Die Planeten sind mehr als fünfmal so schwer wie Jupiter und umkreisen sich sehr nahe beieinander. Das System enthält außerdem zwei Trümmerscheiben innerhalb der Umlaufbahn des innersten Planeten und eine weitere außerhalb des äußersten.
Laut Forschern sind die vier Planeten in einem perfekten Rhythmus gefangen, bei dem jeder die doppelte Umlaufbahn seines Nachbarn absolviert. Für jede Umlaufbahn, die der am weitesten entfernte Planet abschließt, vollendet der nächstnächste zwei, der nächste vier und der nächste acht.
Das Team der Universitäten Warwick und Exeter hat untersucht, was dazu führen kann, dass der perfekte Rhythmus in Zukunft destabilisiert wird.
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Die Resonanz, die die vier Planeten einschließt, wird wahrscheinlich für die nächsten drei Milliarden Jahre an Ort und Stelle bleiben, trotz der Auswirkungen der galaktischen Gezeiten und der nahen Vorbeiflüge anderer Sterne, stellten die Forscher fest. Es wird jedoch brechen, sobald der Stern in die Phase eintritt, in der er ein roter Riese wird.
Wenn einem Hauptreihenstern – wie unserer Sonne – der Wasserstoff in seinem Kern ausgeht, kollabiert er unter dem Druck der Schwerkraft. Dadurch entsteht im Kern eine enorme Hitzeentwicklung, und der Stern dehnt sich schnell auf das Hundertfache seiner ursprünglichen Größe aus. Der Stern wird schließlich seine äußeren Schichten abwerfen und der verbleibende Kern wird zu einem Weißen Zwerg.
Sobald HR 8799 zu einem Weißen Zwerg wird, beginnen die Planeten zu flippern und werden zu einem äußerst chaotischen System, in dem ihre Bewegungen sehr unsicher werden. Die Änderung der Position eines Planeten um nur einen Zentimeter zu Beginn des Prozesses kann das Ergebnis dramatisch verändern, sagen Forscher.
Hauptautor Dr. Dimitri Veras von der Fakultät für Physik der University of Warwick sagte:„Die Planeten werden gravitativ voneinander abprallen. In einem Fall könnte der innerste Planet aus dem System geschleudert werden. Oder in einem anderen Fall kann der dritte Planet ausgeworfen werden.
„Oder der zweite und der vierte Planet könnten ihre Positionen tauschen. Mit kleinen Anpassungen ist jede Kombination möglich. Sie sind so groß und so nah beieinander, das Einzige, was sie im Moment in diesem perfekten Rhythmus hält, ist die Lage ihrer Umlaufbahnen.
„Alle vier sind in dieser Kette verbunden. Sobald der Stern an Masse verliert, werden ihre Positionen abweichen, dann werden zwei von ihnen auseinander streuen, was eine Kettenreaktion unter allen vier verursacht.“
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Veras wurde durch ein Ernest Rutherford Fellowship des Science and Technology Facilities Council, Teil von UK Research and Innovation, unterstützt.
Das Team ist sich sicher, dass sich die Planeten weit genug bewegen werden, um Material von den Trümmerscheiben des Systems in die Atmosphäre des Sterns zu verlagern, unabhängig von den genauen Bewegungen der Planeten. Astronomen analysieren diese Art von Trümmern, um die Geschichte anderer Weißer-Zwerge-Systeme aufzudecken.
„Diese Planeten bewegen sich an verschiedenen Orten um den Weißen Zwerg herum und können leicht alle noch vorhandenen Trümmer in den Weißen Zwerg werfen und ihn verschmutzen“, sagte Veras. „Das Planetensystem HR 8799 ist ein Vorgeschmack auf die verschmutzten Systeme der Weißen Zwerge, die wir sehen Es ist eine Demonstration des Werts, das Schicksal von Planetensystemen zu berechnen, anstatt nur ihre Entstehung zu betrachten.“
Die Forschungsergebnisse werden in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht .