Zwei Sonnen am Himmel – der Normalfall?

Der doppelte Sonnenuntergang, den Luke Skywalker in “Star Wars” beobachtete, könnte nicht nur Science Fiction sein, sondern der Normalfall auf extrasolaren Planeten. Dies behauptet eine neue Studie mit dem Spitzer-Teleskop.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA/Spitzer Science Center.

Astronomen haben mit dem Spitzer-Teleskop der NASA beobachtet, dass planetare Systeme – “Staubscheiben” aus Asteroiden, Kometen und möglicherweise Planeten – in Doppelsternsystemen mindestens so häufig sind wie in Systemen mit nur einem Stern, wie unserem eigenen. Und da mehr als die Hälfte aller Sternsysteme Doppelsterne besitzen, legt die Entdeckung nahe, dass das Universum vollgepackt ist mit Planeten, die zwei Sonnen haben. Sonnenuntergänge auf einigen dieser Welten dürften so aussehen wie jener, den Luke Skywalker in einer Szene von “Star Wars” beobachtet, wo zwei Feuerbälle einer nach dem anderen unter den Horizont seiner Heimatwelt Tatooine tauchen.
“Es scheint nichts dagegen zu sprechen, dass sich in Doppelsternsystemen Planeten formen können”, sagte David Trilling von der Universität von Arizona, Hauptautor einer neuen Studie, die Anfang April im “Astrophysical Journal” erscheint. “Es könnte unzählige Planeten geben mit zwei oder noch mehr Sonnen.”

Astronomen wussten bereits, dass Planeten sich in ausgesprochen großen Doppelsternsystemen formen können, in denen die beiden Sterne mehr als 1.000 mal so weit voneinander entfernt sind wie die Erde und die Sonne, also 1.000 Astronomische Einheiten (AE). Von den bisher entdeckten etwa 200 extrasolaren Planeten umkreisen circa 50 ein Mitglied eines Doppelsternsystems.

Die neue Spitzer-Studie konzentriert sich nun auf etwas gemütlichere Binärsysteme, mit Stern-Entfernungen zwischen 0 und 500 AE. Bisher wusste man nicht viel darüber, ob die nahe Nachbarschaft von Sternen wie diesen das Wachstum von Planeten eher behindert oder eher fördert. Die Standardmethoden der Planetenjäger sind nicht gut für solche engeren Systeme geeignet, aber 2005 fand ein von der NASA geförderter Astronom Hinweise auf einen Planetenkandidaten in einem Mehrfachsternsystem (Link, englisch).

Trilling und seine Kollegen nutzten nun Spitzers wärmeempfindliches Auge, um nicht direkt nach Planeten zu suchen, sondern nach Staubscheiben in Doppelsternsystemen. Diese Trümmerscheiben, wie man sie auch nennt, bestehen aus Myriaden von asteroidenartigen Felsbrocken, die bei der Formung der Planeten außen vor geblieben sind. Ihr Vorhandensein um einen oder mehrere Sterne ist also ein Hinweis, dass hier ein Planetenentstehungsprozess in Gang gekommen ist, und damit wahrscheinlich auf entwickelte, reife Planeten, auch wenn sie so direkt mit heutigen Mitteln nicht wahrnehmbar sind.

In der eingehendsten Suche dieser Art fahndete das Team nach Scheiben in 69 Binärsystemen in Entfernungen zwischen 50 und 200 Lichtjahren von unserem Sonnensystem. Alle diese Sterne sind um einiges jünger und auch größer als unsere Sonne. Die Daten zeigen, dass über 40 Prozent der Binärsysteme Scheiben hatten, was eine etwas höhere Rate ist als bei einer vergleichbaren Probe von einzelnen Sternen. Das bedeutet, dass Planetensysteme um Doppelsterne mindestens so häufig sind wie um Einzelsterne.

Die Wissenschaftler machten aber auch die erstaunliche Entdeckung, dass gerade um besonders enge Binärsterne Staubscheiben deutlich gehäuft auftraten, sie machten etwa 60 Prozent aus. Diese besonders dicht aneinander geschmiegten Sternenpärchen waren nur zwischen null und drei AE voneinander entfernt. Spitzer entdeckte Scheiben, die beide Mitglieder des Sternenpaars umkreisten, anstelle nur eines von ihnen. Derartige Systeme sind es, wo Sonnenuntergänge so aussehen könnten wie auf Tatooine.

“Wir waren sehr erstaunt, als wir herausfanden, dass die enge Gruppe mehr Scheiben hatte”, sagte Trilling. “Das könnte bedeuten, dass eine Planetenformation eher um enge Binärsysteme auftritt als um einzelne Sterne. Es könnte aber auch bedeuten, dass enge Binärsysteme einfach nur ´staubiger´ sind. Zukünftige Beobachtungen sollten dies genauer klären.”

Die Spitzer-Daten enthüllen auch, dass nicht alle Binärsysteme so planetenfreundlich sind. Das Teleskop entdeckte weit weniger Scheiben um mittelenge Binärsysteme mit Abständen zwischen 3 und 50 AE. Dies impliziert, dass Binärsterne entweder besonders eng oder besonders weit voneinander entfernt sein müssen, damit sich Planeten um sie bilden.
“Binärsysteme wurden bisher weitgehend ignoriert”, sagte Trilling. “Sie sind schwieriger zu studieren, dabei könnten sie die häufigsten Heimatsterne von Planeten in unserer Galaxis sein.”