Doppelsterne können Planeten tauschen

Cambridge (USA) – Planetensysteme sind unmittelbar nach ihrer Entstehung alles andere als stabil: Enge Begegnungen der Himmelskörper können einzelne Planeten aus dem System herauswerfen. Bei Doppelsternen können Planeten in dieser chaotischen Entwicklungsphase zwischen den beiden Sternen hin- und herwandern. Das zeigen Computersimulationen, die ein Forscher-Duo im Fachblatt „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ vorstellt.

„Planetensysteme findet man nicht nur bei einzelnen Sternen, sondern auch bei Doppelsternen unterschiedlichster Art“, schreiben Nickolas Moeckel und Dimitri Veras von der University of Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts. Rund die Hälfte aller sonnenähnlichen Sterne sind Mitglied in einem Doppel- oder Mehrfachsystem. Wenn die Abstände der Sterne in einem solchen System deutlich größer sind als das Zehnfache der Entfernung Erde-Sonne, dann sollte die Planetenentstehung bei ihnen nahezu unabhängig wie bei einem Einzelstern verlaufen. „Und damit ist die Bühne bereitet für ein potenzielles Wechselspiel zwischen stellarer und planetarischer Dynamik“, so Moeckel und Veras.

Die beiden Forscher haben deshalb die dynamische Entwicklung von Planetensystemen um Sterne in Doppelsystemen mit Abständen von 100 bis 1000 Astronomischen Einheiten simuliert. Eine Astronomische Einheit entspricht dem mittleren Abstand der Erde von der Sonne. Die meisten Planeten – 70 bis 85 Prozent –, die durch eine enge Begegnung aus der Umlaufbahn um einen solchen Stern herausgeschleudert werden, geraten in den gravitativen Einflussbereich des anderen Sterns des Systems, so das Ergebnis. In Abhängigkeit von der genauen Geometrie des Systems beginnen 45 bis 75 Prozent der zunächst herausgeworfen Planeten damit, zwischen beiden Sternen hin- und her zu pendeln.

Insgesamt ist eine solche Situation aber weiterhin instabil. Die Simulationen zeigen, dass ein pendelnder Planet im Mittel nach 10.000 Jahren das Doppelsystem vollständig verlässt. Die Verteilung der Auswurfzeiten ist allerdings extrem breit – in Einzelfällen kann das kosmische Ping-Pong auch über eine Million Jahre andauern. „Sehr selten kann ein Planet auch dauerhaft in eine Umlaufbahn um seinen ursprünglichen Zentralstern zurückkehren“, sagt Moeckel. „In diesem Fall geht das aber auf Kosten eines anderen Planeten des Systems, der dann herausgeschleudert wird.“