Aus Gas und Staub zum Leben erwacht

Das zentrale Thema des EU-finanzierten Projekts „Unfolding the evolution of planetary systems“ (PLANES) war es, zu verstehen, wie sich die Entwicklung von Muttersternen auf die Architektur von Planetensystemen auswirken kann. Die Wissenschaftler waren ebenfalls daran interessiert, zu verstehen, ob die Planetenatmosphäre im Gegenzug Auswirkungen auf die Entwicklung von Sternen hat.

Beobachtungen und theoretische Untersuchungen legen nahe, dass Planetensysteme, die das Altern des Muttersterns über die Hauptsequenz und die darauffolgende Riesenphase überleben, orbitalen Veränderungen unterliegen, bevor diese in der anschließenden Phase der Entwicklung zu einem Weißen Zwerg stabil werden. Planeten, die sich in einem nahen Orbit zu Riesensternen befinden, könnten von der sich ausbreitenden Sternatmosphäre verschlungen werden.

Daraufhin untersuchten die PLANES-Wissenschaftler die konkurrierenden Wirkungen infolge einer Vergrößerung der Planetenorbitradien aufgrund eines Masseverlusts des Sterns und der Gezeitenkräfte, die sich durch die konvektiven Atmosphären bilden.

Die Gezeitenkräfte bei Gasriesen sind stark genug, um diese in die Sternatmosphäre zu ziehen. Bei Planeten mit einer geringeren Masse greifen schwächere Gezeitenkräfte. Nur Planeten mit größer werdenden Orbitradien sind in der Lage, die Sternentwicklung zu überstehen.

Die PLANES-Wissenschaftler stellten zudem fest, dass die Existenz kleiner Planeten am Ende des Lebenszyklus von Sternen von der Metallizität des Sterns abhängt, auch wenn dies bei größeren Planeten ein noch gewichtigerer Faktor ist. Bei einer geringen Metallizität gibt es vermutlich nicht genügend Schwerelemente – die schwerer als Wasserstoff und Helium sind – für die Bildung großer Kerne, sodass nur kleine felsige Welten entstehen.

Die Planetenentwicklung ist jedoch intrinsisch mit den chemikalischen und physikalischen Eigenschaften des Muttersterns sowie dem zirkumstellaren Material verbunden. In neuen Sternentwicklungsmodellen werden magnetische Prozesse, die wichtig sind, um Beobachtungen erklären zu können, etwa die magnetische Interaktion zwischen Sternkernen und deren Atmosphären, berücksichtigt.

Ausgestattet mit Simulationen für eine Reproduktion der bei der Entwicklung von Sternen der Hauptsequenz beobachteten Rotationsgeschwindigkeiten, begannen die PLANES-Wissenschaftler damit, ein Bild der planetaren Nebelbildung zusammenzusetzen.

Es wird damit gerechnet, dass ein besseres Verständnis der Sternentwicklung und wie sich diese auf das Planetenüberleben auswirkt, einen Beitrag für viele Themenbereiche der Astronomie wie etwa die Suche nach Leben im Universum leisten wird.