Wissenschaftler haben "Rote Zwerge" mit Spuren von "gefressenen" Planeten entdeckt

Einfach ausgedrückt: Die Wissenschaftler haben nicht gesehen, dass der Stern tatsächlich einen Planeten "frisst". Sie fanden einen möglichen Hinweis: eine Substanz, die ein Roter Zwerg fast nie haben sollte. Die Autoren glauben, dass Lithium zusammen mit Gesteinskörpern oder Planetenmaterial in die Atmosphäre des Sterns gelangt sein könnte.

Die Studie ist in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. In der Studie geht es um sechs frühe M-Zwerge in drei jungen Sternhaufen, deren Alter zwischen 50 und 200 Millionen Jahren liegt. Diese Sterne unterscheiden sich von ähnlichen Nachbarsternen durch ihren ungewöhnlich hohen Lithiumgehalt.

Details

Rote Zwerge, oder M-Zwerge, sind Sterne, die im Vergleich zur Sonne klein und kühl sind. Sie sind in der Galaxie sehr häufig, und in ihrer Nähe wird oft nach kleinen Gesteinsplaneten gesucht. Das Innere solcher Sterne ist jedoch so heiß, dass Lithium in Kernreaktionen schnell zerfällt.

Deshalb ist Lithium zu einem wichtigen Anhaltspunkt geworden. Wenn ein junger Stern eine unerwartet große Menge dieses Elements aufweist, bedeutet dies, dass es später dorthin gelangt sein könnte - zum Beispiel zusammen mit der Materie des Planetensystems. Die Autoren bezeichnen dies als ein mögliches Anzeichen für eine planetarische Verschlingung - die Aufnahme von Planeten oder Planetenmaterial durch einen Stern.

Das Team verwendete Daten aus der spektroskopischen Durchmusterung Gaia-ESO. Die Spektroskopie ermöglicht es ihnen, das Licht eines Sterns in "chemische Signaturen" zu zerlegen und zu verstehen, welche Elemente sich in seiner Atmosphäre befinden. Die Wissenschaftler suchten nach Sternen, die in Bezug auf Alter, Temperatur und Position anderen Sternen in ihrem Haufen ähnlich sind, sich aber durch ihren Lithiumgehalt deutlich abheben.

Es wurden sechs solcher Objekte gefunden. Sie befinden sich in drei verstreuten Sternhaufen: NGC 2451a, Blanco 1 und NGC 2516. Nach den Berechnungen der Autoren machen diese Sterne etwa 2-3% der ähnlichen M-Zwerge in Haufen dieses Alters aus.

Um den Lithiumüberschuss zu erklären, haben die Forscher mehrere Möglichkeiten in Betracht gezogen. So könnte man zum Beispiel annehmen, dass die Sterne tatsächlich jünger sind als die anderen oder dass das Lithium in ihnen aufgrund der Besonderheiten der magnetischen Aktivität langsamer zerstört wird. Die Autoren halten diese Erklärungen jedoch für weniger wahrscheinlich: Die Sterne sehen wie normale Mitglieder ihrer Haufen aus und die meisten von ihnen zeigen keine Anzeichen für ein Doppelsternsystem.

Die am besten geeignete Version ist die Absorption von Steinmaterie. Die Autoren schätzen, dass die Sterne, um den beobachteten Lithiumüberschuss zu erzeugen, etwa 3 bis 10 Erdmassen an flüchtigem Material absorbiert haben müssen. Dies könnte die Materie von Gesteinsplaneten sein, die in ihrer Zusammensetzung den inneren Planeten des Sonnensystems ähneln.

Es ist wichtig, dies nicht zu wörtlich zu nehmen. Es geht nicht unbedingt darum, dass jeder Stern eine fertige "zweite Erde" verschluckt. Es könnte sich um eine Ansammlung von Gesteinskörpern, Trümmern, Protoplaneten oder Planeten handeln, die sich in einem jungen System dem Stern genähert haben und von ihm verschluckt wurden.

Warum das wichtig ist

Die Arbeit zeigt, dass junge Planetensysteme ziemlich chaotisch sein können. Die Planeten in ihnen bewegen sich nicht immer ruhig auf stabilen Bahnen. In der Anfangsphase können sie kollidieren, ihre Flugbahnen ändern, näher an den Stern heranrücken oder sogar mit ihm zusammenstoßen.

Für Astronomen ist dies wichtig, denn diese Ereignisse sind in der Regel schwer direkt zu beobachten. Aber die chemische Zusammensetzung eines Sterns kann eine Spur des Geschehens bewahren. In diesem Fall war diese Spur Lithium: Es hebt sich wie eine helle Markierung von der fast "sauberen" Atmosphäre des Roten Zwerges ab.

Die Studie könnte uns auch helfen zu verstehen, wie oft junge Sterne einen Teil ihrer Planetensysteme zerstören. Die Autoren weisen darauf hin, dass es sich bei den gefundenen 2-3% möglicherweise um eine untere Grenze handelt: Die Lithiumspur verblasst mit der Zeit, so dass einige dieser Ereignisse unbemerkt geblieben sein könnten.

Hintergrund

Die Idee, dass Sterne Planeten verschlucken können, ist nicht neu. Solche Ereignisse werden seit langem als mögliches Stadium bei der Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen angesehen. Ein Planet kann sich einem Stern aufgrund von Wanderungen in der Gas-Staub-Scheibe, Wechselwirkungen mit anderen Planeten oder gravitativen Störungen nähern.

Es ist jedoch schwierig, direkte oder zuverlässige indirekte Anzeichen für solche Ereignisse zu finden. Bei vielen Sternen sind die Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung sehr gering. Außerdem müssen Sie die Spuren eines verschlungenen Planeten von den üblichen Unterschieden zwischen Sternen unterscheiden.

In diesem Sinne sind junge Sternhaufen leicht zu untersuchen. Die Sterne in ihnen wurden etwa zur gleichen Zeit und aus ähnlicher Materie geboren. Wenn sich also einer von ihnen in seiner Lithium-"Signatur" deutlich von seinen Nachbarn unterscheidet, ist dies leichter zu erkennen und zu erklären.

Quelle

Forschung: R. D. Jeffries, R. J. Jackson, I. Baraffe, "Lithium-reiche M-Zwerge in der ZAMS: Beweise für Planetenverschlingung?", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026.