Ein Planetensystem, das von einem toten Weißen Zwergstern verankert ist und sich etwa 4.000 Lichtjahre entfernt befindet, hat Astronomen einen möglichen Einblick in das Aussehen unserer Sonne und Erde in etwa 8 Milliarden Jahren gegeben.
Dies wäre jedoch nur dann die Zukunft der Erde, wenn es unserem Planeten gelingt, die eventuelle Verwandlung der Sonne in einen aufgeblähten Roten Riesen zu überleben. Es wird erwartet, dass dieser Wandel in etwa 5 bis 6 Milliarden Jahren stattfinden wird, wenn die Sonne ihren für die Kernfusion benötigten Brennstoffvorrat endgültig erschöpft hat. In dieser Phase des Roten Riesen wird die Sonne etwa auf die Umlaufbahn des Mars anschwellen und Merkur, Venus – und vielleicht auch die Erde – verschlucken. Danach würde sich die Sonne in einen schwelenden Weißen Zwerg verwandeln, genau wie der, den man im beobachteten Planetensystem sieht.
Eine Möglichkeit, wie unser Planet der Zerstörung durch die Rote Riesensonne entgehen könnte, besteht darin, in die Umlaufbahn des Mars oder darüber hinaus zu wandern. Dies würde dazu führen, dass unser Planet eine von der Strahlung zerfressene, aber dennoch gefrorene Hülle wäre, die einen ausgebrannten Stern umkreist. Dieses neue Planetensystem liefert den Beweis dafür, dass eine solche „Wunderflucht“ möglich ist.
Das Team identifizierte einen Weißen Zwerg mit etwa der halben Masse der Sonne und einen erdgroßen Begleitplaneten in einer Umlaufbahn, die doppelt so groß ist wie die unseres Planeten um unseren Stern, und lieferte damit ein Bild davon, wie eine überlebende Erde in etwa 8 Milliarden Jahren aussehen könnte .
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„Wir sind uns derzeit nicht einig, ob die Erde es schaffen könnte, in sechs Milliarden Jahren von der Roten Riesensonne verschlungen zu werden“, sagte Teamleiter Keming Zhang, ein Postdoktorand von Eric und Wendy Schmidt AI in Science an der University of California, San Diego in einer Erklärung.
Ein Element des Systems, das sich in der Nähe der zentralen Ausbuchtung der Milchstraße befindet, unterscheidet es vom zukünftigen Sonnensystem: ein weiterer Bewohner mit einer Masse, die etwa 17-mal so groß ist wie die von Jupiter, dem massereichsten Planeten des Sonnensystems.
Bei diesem Objekt handelt es sich wahrscheinlich um einen „Braunen Zwerg“, einen Körper, der oft als „gescheiterter Stern“ bezeichnet wird, weil er sich wie ein Stern bildet, aber nicht die nötige Masse ansammelt, um in seinem Kern die Fusion von Wasserstoff zu Helium auszulösen Kernprozess, der einen „Hauptreihenstern“ wie die Sonne definiert.
Gute Nachrichten für die Erde… vielleicht nicht für das Leben
Astronomen entdeckten dieses Analogon für die Zukunft des Sonnensystems, als sie ein sogenanntes „Mikrolinsenereignis“ beobachteten, das sich auf die Krümmung des Lichts einer Hintergrundquelle bezieht, die durch den Gravitationseinfluss eines Körpers verursacht wird, der sich zwischen dieser Quelle und der Erde bewegt. Das besondere Ereignis wurde mit dem Korea Microlensing Telescope Network in der südlichen Hemisphäre erfasst.
Mikrolinsen sind eine schwache Form der Gravitationslinse, ein Phänomen, das erstmals von Albert Einstein mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt wurde. Die Allgemeine Relativitätstheorie legt nahe, dass Objekte mit Masse dazu führen, dass sich das Gefüge der Raumzeit, eine vierdimensionale Vereinigung von Raum und Zeit, „verformt“. Durch diese Verzerrung entsteht nicht nur die Schwerkraft, sondern die Verzerrungen beugen auch das Licht, wenn Wellen von einer Hintergrundquelle durch sie hindurchgehen. Dieses gebogene Licht erscheint dann aus unserer Perspektive aufgrund des gekrümmten Weges, den es auf seinem Weg zu unseren Detektoren nehmen muss, aufgehellt.
Dieses Ereignis mit der Bezeichnung KMT-2020-BLG-0414 wurde im Jahr 2020 beobachtet. Es bestand aus der etwa 1.000-fachen Aufhellung eines Hintergrundsterns (24.000 Lichtjahre entfernt). Die Objekte oder Linsen, die diese Aufhellung verursachen, sind die Körper des Planetensystems.
Um dieses Planetensystem weiter zu untersuchen, verfolgte das Team der University of California, Berkeley, das Mikrolinsenereignis mit den Keck 10-Meter-Teleskopen auf Hawaii.
Die erste Untersuchung ergab keine Erkenntnisse über die Natur des Zentralsterns. Die Forscher brauchten weitere drei Jahre, um mit den Keck-Teleskopen zu untersuchen, dass es sich bei diesem Sternkörper um einen erschöpften Weißen Zwerg handelt. Dies war nicht aus dem zu erkennen, was das Team sah, sondern vielmehr aus dem, was es nicht sah; Bilder des Systems zeigten nicht das Licht, das man von einem Hauptreihenstern erwarten würde.
„Unsere Schlussfolgerungen basieren darauf, alternative Szenarien auszuschließen, da ein normaler Stern leicht zu sehen gewesen wäre“, erklärte Zhang. „Da die Linse sowohl dunkel als auch massearm ist, kamen wir zu dem Schluss, dass es sich nur um einen Weißen Zwerg handeln kann. Es gehört etwas Glück dazu, denn man würde davon ausgehen, dass weniger als jeder zehnte Mikrolinsenstern mit Planeten ein Weißer Zwerg ist.“
Die Fortsetzung der Untersuchung dieses Systems ermöglichte es dem Team auch, die Umlaufbahn des Braunen Zwergs zu bestimmen und die Verwirrung über die Position des gescheiterten Sterns um den toten Stern zu beseitigen, sowie über die Tatsache, dass es sich nicht einfach nur um einen sehr nahen massereichen Planeten handelt. oder „heißer Jupiter“.
„Die ursprüngliche Analyse zeigte, dass sich der Braune Zwerg entweder in einer sehr weiten Umlaufbahn befindet, wie die von Neptun, oder deutlich innerhalb der Umlaufbahn von Merkur (dem sonnennächsten Planeten im Sonnensystem)“, sagte Zhang. „Riesenplaneten auf sehr kleinen Umlaufbahnen kommen tatsächlich außerhalb des Sonnensystems recht häufig vor. Da wir jedoch jetzt wissen, dass sie einen Sternüberrest umkreisen, ist dies unwahrscheinlich, da sie sonst verschlungen worden wären.“
Während dieses Planetensystem als Beweis dafür dient, dass die Erde in etwa 6 Milliarden Jahren dem Verzehr durch die Sonne entkommen könnte, sagt es uns nicht, ob auch Leben auf unserem Planeten (sofern es bis dahin noch existiert) überleben könnte.
„Ob das Leben auf der Erde in dieser (Roten-Riesen-)Periode überleben kann, ist unbekannt. Aber das Wichtigste ist sicherlich, dass die Erde nicht von der Sonne verschluckt wird, wenn sie zu einem Roten Riesen wird“, sagte Jessica Lu, außerordentliche Professorin und Vorsitzende von Astronomie an der UC Berkeley, heißt es in der Erklärung. „Dieses System ist ein Beispiel für einen Planeten – wahrscheinlich ein erdähnlicher Planet, der sich ursprünglich auf einer ähnlichen Umlaufbahn wie die Erde befand – der die Rote-Riesen-Phase seines Muttersterns überlebt hat.“
Es scheint, dass, wenn der Verlust der Bindung der Sonne an der Erde während der Phase des Roten Riesen es ihr ermöglicht, den anschwellenden äußeren Schichten unseres Sterns zu entkommen, diese Wanderung ihn auch außerhalb der bewohnbaren Zone bringen würde. Die bewohnbare Zone oder „Goldlöckchen-Zone“ ist definiert als die Region um einen Stern, in der die Temperaturen weder zu heiß noch zu kalt sind, als dass ein Planet an flüssigem Wasser festhalten könnte, einer entscheidenden Zutat für Leben.
Allerdings dürfte die Zeit der Menschheit auf der Erde etwa 4 bis 5 Milliarden Jahre abgelaufen sein, bevor die Sonne zum Roten Riesen wird.
„Auf jeden Fall wird der Planet Erde nur noch etwa eine weitere Milliarde Jahre lang bewohnbar sein, dann würden die Ozeane der Erde durch den außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt verdampfen – lange bevor die Gefahr besteht, vom Roten Riesen verschluckt zu werden“, sagte Zhang.
Zhang schlug vor, dass die Menschheit in das Sonnensystem abwandern könnte, um diesem Schicksal zu entgehen. Mögliche Ziele für eine Umsiedlung könnten die Jupitermonde Europa, Callisto und Ganymed oder Enceladus sein, der den Saturn umkreist. Diese Monde scheinen gefrorene Wasserozeane zu haben, die, obwohl sie jetzt eisig sind, ironischerweise durch die expandierende Sonne bewohnbar gemacht werden könnten. Das liegt daran, dass die Sonne sie möglicherweise auftauen und sie zu Meereswelten machen könnte.
„Wenn die Sonne zu einem Roten Riesen wird, verschiebt sich die bewohnbare Zone in die Nähe der Umlaufbahn von Jupiter und Saturn“, sagte Zhang. „Ich denke, in diesem Fall könnte die Menschheit da rauswandern.“
Das Team geht davon aus, dass diese Forschung das Potenzial von Mikrolinsen als Technik zur Untersuchung von Planetensystemen und ihren Sternen demonstriert. Ein Instrument, das dies voll ausnutzen könnte, ist das kommende Nancy Grace Roman Telescope, dessen Start für 2027 geplant ist. Das nächste große Weltraumteleskop der NASA wird Mikrolinsen verwenden, um nach extrasolaren Planeten oder „Exoplaneten“ zu suchen.
„Es gibt eine ganze Reihe von Welten, die sich uns jetzt durch den Mikrolinsenkanal öffnen, und das Aufregende ist, dass wir kurz davor stehen, exotische Konfigurationen wie diese zu finden“, sagte Teammitglied und UC Berkeley-Astronom Joshua Bloom in der Pressemitteilung Stellungnahme. „Erforderlich ist eine sorgfältige Nachverfolgung mit den besten Einrichtungen der Welt, nicht nur einen Tag oder einen Monat später, sondern viele, viele Jahre in der Zukunft, nachdem sich die Linse vom Hintergrundstern entfernt hat, damit Sie beginnen können, eindeutig zu klären, was Sie wollen.“ Ich sehe es wieder.
Die Forschung wurde am 26. September in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
