Stern frisst Planeten in der Milchstraße: Astronomen finden verräterische Spuren Milliarden Jahre später

Zwei Sterne kreisen gemeinsam durch die Milchstraße. Sie gehören zum System HD 81809 und sollten sich chemisch stark ähneln. Schließlich entstehen Doppelsterne meist aus derselben Gaswolke. Doch in diesem Fall passt etwas nicht: Einer der beiden Sterne trägt deutlich mehr schwere Elemente in seiner äußeren Hülle als sein Begleiter. Die Unterschiede sind so groß, dass Astronomen nach einer außergewöhnlichen Erklärung suchen.

Besonders auffällig ist der Eisengehalt. Während HD 81809A als metallarm gilt, erreicht HD 81809B nahezu solare Werte. Für zwei Sterne mit gemeinsamer Herkunft ist das ein ungewöhnlicher Befund. Eine Preprint-Studie von DTU Space an der Technischen Universität Dänemark und INAF-IAPS nennt eine mögliche Erklärung: Der Stern hat einen oder gleich mehrere Planeten verschluckt.

Warum die chemischen Werte nicht zusammenpassen

Im Sternsystem HD 81809 handelt es sich um zwei sonnenähnliche Sterne vom Spektraltyp G. Der größere Stern hat seine Wasserstoffvorräte im Kern bereits weitgehend aufgebraucht und befindet sich auf dem Weg zum Roten Riesen. Sein Begleiter verbringt dagegen noch Zeit auf der Hauptreihe, also in der stabilsten Phase eines Sternlebens.

Die chemischen Unterschiede zwischen beiden Objekten überraschen. Beim Eisengehalt liegt die Abweichung bei rund 0,57 dex. Das entspricht einem Unterschied, der sich mit den üblichen Entwicklungsprozessen von Sternen kaum erklären lässt. Auch bekannte Mischungs- und Transportvorgänge im Sterninneren reichen dafür nicht aus.

Astronomen diskutieren deshalb seit Jahren verschiedene Möglichkeiten. Eine davon wäre, dass die beiden Sterne gar nicht gemeinsam entstanden sind. Dieses Szenario bringt jedoch neue Probleme mit sich. In Berechnungen würde der kleinere Stern dann älter erscheinen als das Universum selbst.

Ein Stern frisst Planeten als mögliche Erklärung

Deshalb richtet sich der Blick auf eine andere Möglichkeit. HD 81809B könnte im Laufe seines Lebens große Mengen planetaren Materials aufgenommen haben. Dabei müssten schwere Elemente wie Eisen in die äußeren Schichten des Sterns gelangt sein.

Die Berechnungen zeigen, dass dafür erhebliche Mengen nötig wären. Sollte das Ereignis erst relativ spät stattgefunden haben, müsste der Stern zwischen 25 und 75 Erdmassen an Metallen verschluckt haben. Das entspricht der Größenordnung großer Planetenkernen oder mehrerer planetarer Körper.

Fand das Ereignis dagegen früh in der Entwicklung des Sterns statt, steigt die erforderliche Masse deutlich an. Dann wären mehr als 150 Erdmassen an Metallen notwendig. Solche Mengen gelten als wesentlich schwieriger vorstellbar.

Verräterische Spur führt zum Lithium

Neben Eisen spielt noch ein anderes Element eine wichtige Rolle: Lithium.

In Sternen wird Lithium mit der Zeit normalerweise abgebaut. Umso auffälliger ist es, wenn größere Mengen davon an der Oberfläche auftauchen, so passiert bei HD 81809B. Der Stern enthält mehr Lithium als für sein Alter erwartet würde.

Auf den ersten Blick passt das gut zur Idee eines verschluckten Planeten. Planetenkörper können Lithium enthalten und damit die äußeren Schichten eines Sterns anreichern.

Doch hier beginnt das eigentliche Rätsel. Die Rechnungen liefern für die notwendigen Eisenmengen deutlich mehr Lithium als tatsächlich beobachtet wird. Würde man den Lithiumwert allein betrachten, dürfte der Stern weniger als sechs Erdmassen aufgenommen haben. Das reicht wiederum nicht aus, um den hohen Eisengehalt zu erklären.

Planetenkerne könnten die Oberfläche verändert haben

Die Modelle sprechen deshalb eher für ein komplexeres Szenario. Möglicherweise bestand das verschluckte Material überwiegend aus schweren Elementen und enthielt weniger Lithium als angenommen. Denkbar wären die Überreste großer Planetenkerne, deren Zusammensetzung sich deutlich von den Gesteinskörpern unseres Sonnensystems unterscheidet.

Interessant ist auch ein weiterer Hinweis. Im System wurde bereits eine Trümmerscheibe entdeckt. Solche Scheiben bestehen aus Staub, Gesteinsbrocken und Resten früherer Zusammenstöße. Sie gelten oft als Zeichen dynamischer Prozesse in Planetensystemen.

Falls Planetenbahnen instabil werden, können einzelne Welten in Richtung ihres Zentralsterns wandern. Am Ende verschwinden sie vollständig in den heißen äußeren Schichten des Sterns. Zurück bleiben lediglich chemische Spuren.

Milliarden Jahre später sind die Folgen noch sichtbar

Die Rechnungen deuten darauf hin, dass ein späteres Verschluckungsereignis die beobachteten Werte am besten erklärt. Dabei würden die schweren Elemente die äußere Sternhülle verändern, ohne dass sie sich sofort wieder vollständig mit dem Inneren vermischen.

Deshalb könnten Astronomen die Folgen heute noch erkennen. Die ungewöhnlich hohen Metallwerte wirken wie ein chemischer Fingerabdruck eines Ereignisses, das möglicherweise vor Milliarden Jahren stattfand.

Ganz geklärt ist der Fall dennoch nicht. Weitere Hinweise könnten aus der Rotation und dem Magnetfeld von HD 81809B kommen. Verschluckt ein Stern einen Planeten, erhält er zusätzlich Drehimpuls. Das kann seine Rotation beschleunigen und die magnetische Aktivität verändern.

Kurz zusammengefasst:

• Zwei Sterne, die vermutlich gemeinsam entstanden sind, weisen überraschend große Unterschiede in ihrer chemischen Zusammensetzung auf – besonders beim Eisengehalt.
• Als mögliche Erklärung gilt, dass einer der Sterne vor langer Zeit Planeten oder planetare Überreste aufgenommen hat, die seine äußere Hülle mit schweren Elementen angereichert haben.
• Die chemischen Spuren sprechen für dieses Szenario, doch die gemessenen Lithiumwerte passen noch nicht vollständig dazu und lassen wichtige Fragen offen.

Übrigens: Während ein Stern im System HD 81809 vielleicht Planeten verschluckt hat, verliert ein uralter Sternhaufen nahe dem Zentrum der Milchstraße selbst nach 13 Milliarden Jahren noch Sterne. Die Schwerkraft unserer Galaxie reißt sie langsam aus dem Verband – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © NASA via Wikimedia unter Public Domain