So könnte das Ende des Sonnensystems aussehen – Astronomen entdecken mögliche Überreste zweier Planeten um toten Stern

Unsere Sonne wird eines Tages so gewaltig anschwellen, dass sie Merkur und Venus verschlingt. Auch die Erde könnte dabei untergehen. Doch selbst nach dem Tod eines Sterns kann ein Teil seines Planetensystems überleben. Astronomen haben jetzt um einen ausgebrannten Stern zwei getrennte Trümmerringe entdeckt. Möglicherweise stammen sie von zwei unterschiedlichen Planeten. Zwei größere Himmelskörper könnten die gewaltigen Veränderungen sogar überstanden haben.

Der Fund liefert einen seltenen Einblick in das mögliche Ende des Sonnensystems. Wie die Europäische Südsternwarte (ESO) berichtet, umkreisen die Trümmer den Weißen Zwerg WD J1328−1450 – den dichten Überrest eines einst sonnenähnlichen Sterns. Mithilfe des Very Large Telescope in Chile entdeckte ein internationales Forschungsteam eine bislang unbekannte Doppelstruktur. Die im Fachjournal Nature Astronomy veröffentlichten Messungen deuten darauf hin, dass die beiden Gasringe aus unterschiedlich zusammengesetztem Gesteinsmaterial entstanden sind.

Zwei Trümmerringe überraschen die Astronomen

Bei den 21 bisher bekannten Gasringsystemen um Weiße Zwerge zeigten die Spektrallinien jeweils zwei charakteristische Spitzen. Bei WD J1328−1450 entdeckten die Astronomen dagegen vier. Die Linien entstehen durch die Bewegung des Gases um den Stern. Aus ihren Formen lassen sich Rückschlüsse auf dessen Geschwindigkeit und Verteilung ziehen.

Die beiden Ringe liegen unterschiedlich weit vom Stern entfernt. Die Messungen ergeben folgende Entfernungen, jeweils vom Zentrum des Weißen Zwergs aus gerechnet:

Innerer Ring: etwa 97.000 bis 237.000 Kilometer.
Äußerer Ring: rund 376.000 bis 1,34 Millionen Kilometer.
Lücke dazwischen: etwa 139.000 Kilometer ohne vergleichbares Gassignal.

Die Trümmerringe bleiben über Jahre erstaunlich stabil

Zwischen den Beobachtungen von 2021 und 2023 veränderten sich die Spektrallinien kaum. Offenbar verhindert ein physikalischer Prozess, dass sich das Gas gleichmäßig ausbreitet und die Lücke schließt.

„Die Struktur, die wir in diesem System sehen, ist besonders faszinierend, weil die beiden Gasringe bemerkenswert stabil sind und durch eine Lücke getrennt bleiben“, erklärt Felipe Lagos-Vilches von der Universität Warwick in der ESO-Mitteilung. Eine mögliche Erklärung liefert das Verhalten des Materials: Staub verdampft bei hohen Temperaturen und setzt Gas frei. Kühlt dieses Gas anschließend ab, kann es wieder zu festen Teilchen kondensieren.

Zwei Himmelskörper könnten den Sternentod überlebt haben

Die Astronomen vermuten innerhalb der beiden Ringe feste Himmelskörper, die auf unterschiedlichen Bahnen kreisen. Bei Zusammenstößen mit Staubteilchen könnten sie fortlaufend neues Gas erzeugen. Ihre Größe lässt sich bislang nur theoretisch eingrenzen.

Im inneren Ring wäre ein Körper von wenigen Kilometern Durchmesser denkbar. Unter bestimmten Annahmen könnte er bis zu 172 Kilometer erreichen. Weiter außen wäre sogar ein Objekt von der Größe Plutos oder des Mondes möglich.

„Wir wissen schon länger, dass Planeten die Umwandlung ihres Zentralsterns überstehen können. Aber dies ist das erste Beispiel für ein komplexes System mit einer doppelten Trümmerscheibe und möglicherweise zwei überlebenden planetaren Kleinkörpern“, erklärt Studienleiter Nicola Gentile Fusillo von der Universität Triest.

Die Existenz dieser beiden Körper ist allerdings noch nicht bestätigt. Sie liefern bislang die bevorzugte Erklärung für die ungewöhnliche Ringstruktur.

Magnesium liefert überraschende Hinweise auf die Herkunft

Kalzium, Sauerstoff, Magnesium und Eisen gehören zu den Elementen, die Astronomen in den Trümmerringen nachweisen konnten. Sie sind auch typische Bestandteile felsiger Himmelskörper unseres Sonnensystems.

Besonders aufschlussreich ist die unterschiedliche Verteilung des Magnesiums. Im inneren Ring fanden die Wissenschaftler ein entsprechendes Signal, im äußeren blieb es aus. Bei gleicher Zusammensetzung hätte es dort mit hoher statistischer Sicherheit nachweisbar sein müssen.

Möglicherweise stammen die Trümmer deshalb von zwei verschiedenen planetaren Körpern. Eine andere Erklärung wäre ein einziger größerer Himmelskörper, dessen unterschiedliche Gesteinsschichten auseinandergerissen wurden. Dabei könnte magnesiumreiches Material aus dem Mantel und magnesiumärmeres Material aus der Kruste stammen.

Auch das Ende des Sonnensystems könnte Trümmer hinterlassen

Während die inneren Planeten der Sonne in ferner Zukunft wahrscheinlich zerstört werden, könnten weiter entfernte Himmelskörper überleben. Wenn die Sonne ihre äußeren Schichten verliert, nimmt ihre Masse ab. Dadurch verändern sich die Umlaufbahnen der verbliebenen Planeten, Monde und Asteroiden. Manche könnten später zusammenstoßen oder in die Nähe des Weißen Zwergs geraten.

Dort können starke Gezeitenkräfte größere Körper zerbrechen. Kleinere, ausreichend feste Objekte könnten dagegen selbst auf engen Umlaufbahnen bestehen bleiben. Für den äußeren Ring von WD J1328−1450 ergeben Berechnungen unter bestimmten Bedingungen mögliche Körperdurchmesser von bis zu 3.500 Kilometern.

Staub um den toten Stern sendet ungewöhnlich viel Strahlung aus

Neben den Gasringen umgibt den Weißen Zwerg eine große Menge Staub. Seine Infrarotstrahlung erreicht etwa 2,7 Prozent der Strahlungsleistung des Sterns. Damit gehört WD J1328−1450 zu den auffälligsten bekannten Systemen dieser Art.

Auch in der Atmosphäre des Weißen Zwergs fanden die Astronomen Spuren von Kalzium, Magnesium und Silizium. Sie stammen von felsigem Material, das aus der Umgebung auf den Stern gelangt. Der Vorgang hält offenbar noch an.

Kurz zusammengefasst:

Einzigartige Entdeckung: Astronomen haben um einen ausgebrannten Stern erstmals zwei getrennte Gasringe nachgewiesen, die aus den Überresten felsiger Himmelskörper bestehen könnten.
Mögliche Überlebende: Zwei planetenartige Körper könnten den Tod ihres Sterns überstanden haben und die Ringe mit Material versorgen – einer davon möglicherweise so groß wie Pluto oder der Mond.
Zukunft unseres Sonnensystems: Auch unsere Sonne wird eines Tages zum Weißen Zwerg, wobei die inneren Planeten zerstört werden könnten und weiter entfernte Himmelskörper möglicherweise überleben.

Übrigens: Während Astronomen die Überreste ausgebrannter Sternsysteme untersuchen, beobachten sie mit dem James-Webb-Teleskop auch deren Entstehung. Neue Aufnahmen zeigen, wie junge Sterne Gas und Staub ins All schleudern. Dadurch bleibt weniger Zeit, um große Planeten zu bilden.