Unser Sonnensystem könnte nach neuen Berechnungen von Forschern um Konstantin Batygin rund hundertmal schneller auseinanderbrechen als bislang angenommen. Asymmetrische Massenauswürfe der alternden Sonne würden die Bahnen von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun bereits während der Phase als Roter Riese massiv destabilisieren.
Bisherige wissenschaftliche Modelle gingen meist davon aus, dass die Sonne ihre Materie im Zuge ihrer späten Entwicklung allmählich und nahezu gleichmäßig abgibt. Laut einer Untersuchung von Konstantin Batygin und seinen Kollegen verliert die alternde Sonne in ihrer späten Entwicklung rund 46 Prozent ihrer Masse, wodurch die Umlaufbahnen der Riesenplaneten auf etwa das 1,85-Fache anwachsen.
Asymmetrische Auswürfe destabilisieren Bahnen
Beobachtungen junger Weißer Zwerge deuten jedoch darauf hin, dass sterbende Sterne durch asymmetrischen Materialausstoß Rückstöße erhalten. Als mögliche Erklärung gelten einzelne, ungleichmäßig gerichtete Ausbrüche. Solche Ausstöße könnten der Sonne jeweils einen kurzen Schub verleihen und die Planetenbahnen minimal verändern, sodass sich die Abweichungen durch eine Vielzahl aufeinanderfolgender Ereignisse aufsummieren.
Für ein plausibles Szenario legten die Wissenschaftler rund 4.600 solcher Auswürfe zugrunde. Bei jedem einzelnen Ausstoß verliert die Sonne etwa ein Zehntausendstel ihrer ursprünglichen Masse – das entspricht ungefähr 33 Erdmassen – und erfährt einen Rückstoß von typischerweise sieben Metern pro Sekunde. Die Forscher berechneten die Folgen mithilfe von Modellen zur Sonnenentwicklung und den gegenseitigen Anziehungskräften der Planeten in insgesamt 672 Simulationen.
Frühe Zerrüttung im Roten Riesen
Bereits während der Phase als Roter Riese traten in den Simulationen erste instabile Bahnen auf. Bei 37 von 48 Durchläufen mit der angenommenen typischen Auswurfgröße kreuzten sich die Bahnen der äußeren Planeten, noch bevor ein Weißer Zwerg entstand. In 19 dieser 48 Durchläufe – rund 40 Prozent – hatten die Planeten bis zu diesem Zeitpunkt bereits heftige Bahnstreuungen oder eine Zerrüttung ihres Systems durchlaufen. In einzelnen Simulationen wurde der Saturn hinausgeschleudert oder Uranus und Neptun vertauschten ihre Reihenfolge. Solche Ereignisse bedeuten einen Verlust der bisherigen Planetenordnung, jedoch keine physische Vernichtung aller Himmelskörper.
Auch nach dem Ende des solaren Massenverlusts blieben die Verhältnisse in vielen Rechnungen unruhig. Im Zuge von drei Milliarden Jahren nach der Entstehung des Weißen Zwergs hatten sich bei der typischen Auswurfgröße sowohl 96 Prozent der Fälle mit frühen Rückstößen als auch 83 Prozent der Varianten mit später einsetzenden Rückstößen als instabil erwiesen. Insgesamt ergibt sich daraus eine Größenordnung von rund 90 Prozent instabilen Modellverläufen.
Offene Fragen und Einordnung der Prognose
Die Wissenschaftler untersuchten in der Studie die vier äußeren Riesenplaneten, während das langfristige Schicksal sämtlicher innerer Planeten nicht im Fokus stand. Zudem hängen die Ergebnisse stark davon ab, wie viel Masse die sterbende Sonne in einem einzelnen Schub tatsächlich abgeben wird. In Simulationen mit sehr kleinen Auswurfmengen blieben mehr als 98 Prozent der Systeme über einen Zeitraum von drei Milliarden Jahren stabil.
Ob unsere Sonne künftig tatsächlich Auswürfe in dieser Größe und zeitlichen Verteilung erzeugt, ist bisher nicht direkt nachgewiesen. Die gemessenen Bewegungen anderer Weißer Zwerge liefern dafür lediglich einen indirekten Anhaltspunkt, weshalb die genannten Prozentzahlen bedingte Ergebnisse eines physikalischen Modells und keine gesicherten Eintrittswahrscheinlichkeiten für unser Sonnensystem darstellen.
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