Vor Milliarden von Jahren könnte unsere junge Sonne einen felsigen Planeten verschlungen haben, der etwa fünf- bis zehnmal so massiv war wie die Erde. Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie, die im Fachjournal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde. Autor der Untersuchung ist Mutlu Yildiz, Astronom an der Ege University in der Türkei. Seine Computersimulationen zeigen, dass eine solche kosmische Mahlzeit zwei langsame ungelöste Rätsel der Sonnenphysik erklären könnte. Die Forschungsarbeit, über die unter anderem Mashable berichtete, liefert eine plausible physikalische Erklärung dafür, warum unser Sonnensystem im Vergleich zu anderen Systemen keine sogenannte Super-Erde aufweist.
Das Rätsel der Super-Erde und die Chemie der Sonne
Zwei ungelöste Rätsel und ein gemeinsamer Ursprung
Die Untersuchung wuchs aus zwei unabhängig voneinander scheinenden Problemen in der Sonnenastronomie heran. Zum einen stimmen klassische Modelle der Sternenentwicklung oft nicht mit helioseismologischen Messungen des Sonneninneren überein. Das betrifft insbesondere die Schallgeschwindigkeitsstruktur direkt unter der Konvektionszone – jener turbulenten äußeren Schicht, in der Hitze aufsteigt und absinkt – sowie die Tiefe dieser Zone, die Messungen zufolge bei rund 200.000 Kilometern unter der sichtbaren Oberfläche liegt. Zum anderen weist die Sonnenoberfläche eine auffällige Lithium-Verarmung auf. Wie ibtimes.com.au berichtet, besitzt die heutige Sonnenoberfläche über hundertmal weniger Lithium als ursprünglich erwartet.
Modellierung des Sonneninneren
Yildiz nutzte Computer-Modelle, um die junge Sonne mit und ohne verschluckten Planeten zu simulieren. Dabei stellte sich heraus, dass Modelle, die der jungen Sonne eine dichte, gesteinsreiche Super-Erde zufütterten, sehr gut zu echten Messungen passten. Das eingeführte Material war lithiumarm, aber reich an schweren Elementen. Die Beimischung in die äußeren Schichten der Sonne hilft dabei, den Lithiummangel zu erklären. Gleichzeitig sorgen die schwereren Elemente kurz unterhalb der Oberfläche dafür, dass Modelle des Sonneninneren – wie das Verhalten von Schallwellen und die Tiefe der Konvektionszone – genauer mit den Beobachtungen von Astronomen übereinstimmen. Yildiz taufte den hypothetischen Planeten in seiner Arbeit auf den Namen „Dev Dilek, was auf Türkisch „Großer Wunsch“ bedeutet, wie finance.biggo.com ausführt.”
Überblick zu den solaren Messproblemen
| Solare Messung | Was sie erfasst | Warum Standardmodelle abweichen |
|---|---|---|
| Schallgeschwindigkeits-Profil | Geschwindigkeit von akustischen Wellen in verschiedenen Tiefen (ermittelt durch Helioseismologie) | Wird direkt unter der Konvektionszone unzureichend reproduziert |
| Tiefe der Konvektionszone | Basis der brodelnden äußeren Schicht, etwa 200.000 km unter der Oberfläche | Modelle und helioseismologische Messungen stimmen bei der Position nicht überein |
| Oberflächen-Lithium | Lithium-Häufigkeit in der Photosphäre | Die Standard-Sternenphysik sagt weitaus mehr Lithium voraus, als die Sonne zeigt |
Kein unumstößlicher Beweis, aber ein starkes Szenario
Trotz der präzisen Konvergenz der Berechnungen handelt es sich laut Yildiz nicht um einen direkten Beweis, sondern um ein Szenario, dessen physikalische Plausibilität durch die Rechnungen gestärkt wird. Die verschlungenen planetaren Materialien haben sich über Milliarden von Jahren im Sonneninneren vermischt und gelöst, wobei chemische Fingerabdrücke in und um die Strahlungszone unterhalb der Konvektionszone fortbestehen könnten. Der nächste Schritt besteht nun darin, herauszufinden, ob diese Fingerabdrücke in Zukunft unabhängig voneinander nachgewiesen werden können.
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