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Technik und Wissenschaft

Sonnensystem könnte nach Tod der Sonne eine Milliarde Jahre zerfallen

Wissenschaftler der California Institute of Technology haben berechnet, dass das äußere Sonnensystem nach dem Tod der Sonne in etwa einer Milliarde Jahre auseinanderfliegen könnte. Die neue Studie in The Astrophysical Journal Letters zeigt, dass unvorhersehbare Massenverluste der Sonne das System weit früher ins Chaos stürzen als bisher angenommen.

Vom ewigen Orbit zum rasanten Zerfall

Bisher gingen Astronomen davon aus, dass die Riesenplaneten im äußeren Sonnensystem ihre Bahnen für rund eine Billiarde Jahre beibehalten könnten. Diese unfassbar lange Zahl überstieg das gegenwärtige Alter unseres Universums bei Weitem. Die Grundannahme hinter diesen historischen Berechnungen, die bereits auf Isaac Newton zurückgeht, basierte auf der Idee einer gleichmäßigen und ruhigen Freisetzung von Materie, während sich die Sonne in einen Roten Riesen und schließlich in einen Weißen Zwerg verwandelt. Nach diesem klassischen Modell sollten sich die Umlaufbahnen der äußeren Planeten lediglich auf etwa das Doppelte ihrer heutigen Größe ausdehnen und erst nach 30 bis 100 Milliarden Jahren durch den Einfluss vorbeiziehender Sterne auseinandergerissen werden.

Die aktuellen Simulationen zeigen jedoch ein gänzlich anderes Bild. Wenn die Sonne in rund acht Milliarden Jahren ihren nuklearen Brennstoff aufbraucht und sich in einen Weißen Zwerg verwandelt, verliert sie rapide an Masse und schrumpft auf etwa die Hälfte ihrer heutigen Größe. Das Forschungsteam setzte hochleistungsfähige Supercomputer ein, um Hunderte von komplexen numerischen N-Körper-Simulationen durchzuführen, ohne dabei künstliche Intelligenz einzusetzen. Dabei zeigte sich, dass dieser Massevektor keineswegs gleichmäßig abläuft.

Sonnensystem könnte nach Tod der Sonne eine Milliarde Jahre zerfallen
Foto: yahoo.com

Stochastische Kicks und planetare Instabilität

Der entscheidende Faktor für die Neubewertung liegt in der Art und Weise, wie die sterbende Sonne ihre Masse abgibt. Statt einer ruhigen und kontinuierlichen Strömung wird der Stern Materie in zufälligen und heftigen Ausbrüchen ausstoßen. Konstantin Batygin, Astrophysiker am California Institute of Technology und Erstautor der Untersuchung, erklärte, dass diese Ejektionen dem System Stöße versetzen. Diese zufälligen Kraftimpulse beschrieb das Forschungsteam als sogenannte stochastic kicks.

Unsere Ergebnisse rücken die Auflösung des Sonnensystems in astrophysikalisch vertrautes Terrain zurück und verorten deren Ursache neu: nicht das langsame Einsickern von Chaos und auch nicht die zufällige Begegnung mit einem vorbeiziehenden Stern, sondern die Sonne selbst, die im Sterben das von ihr geschaffene Planetensystem nicht nur vergrößert – sie erschüttert es und wirft es meistens schlicht über den Haufen.

Durch diese unvorhersehbaren Erschütterungen geraten die Bahnen der großen Planeten schon rund eine Milliarde Jahre nach der Entstehung des Weißen Zwergs in ein chaotisches Taumeln. Das verkürzt die erwartete Lebensdauer des äußeren Sonnensystems um das Milliardenfache.

Simulationen zeigen frühe Zerstörung im Roten Riesenzustand

Die Wissenschaftler testeten 672 verschiedene Szenarien, um die Dynamik des Systems abzubilden. Da die Planetenkinematik ein chaotisches System darstellt, das extrem empfindlich auf Anfangsbedingungen reagiert, liefert keine einzelne Simulation eine absolute Vorhersage, sondern bildet Wahrscheinlichkeiten ab. Selbst in den Testläufen, in denen die Sonne ihre Masse glatt und gleichmäßig verlor, gerieten in rund 96 Prozent der Fälle die simulierten Planetensysteme innerhalb von drei Milliarden Jahren nach der Abkühlungsphase zum Weißen Zwerg in völlige Unordnung.

Sonnensystem könnte nach Tod der Sonne eine Milliarde Jahre zerfallen
Foto: aol.com

In rund 40 Prozent der Simulationen wurden die Planeten sogar schon gestreut oder gestört, während sich die Sonne noch in ihrer früheren Phase als Roter Riese befand. Für das innere Sonnensystem hat das ohnehin verheerende Konsequenzen: Merkur, Venus und die Erde werden von der sich ausdehnenden Sonne verschlungen, während Mars aufgrund seiner größeren Distanz möglicherweise als einsamer Überlebender standhalten könnte.

Einordnung der Ergebnisse für die ferne Zukunft

Auswirkungen auf menschliches Leben auf der Erde haben diese astrophysikalischen Vorgänge nicht mehr. Bevor die Sonne das Endstadium als Weißer Zwerg erreicht, wird ihre Phase als Roter Riese ohnehin sämtliches irdische Leben durch extreme Hitze und Strahlung auslöschen. Dennoch verändern die neuen Berechnungen den Blick auf die fundamentale Stabilität von Planetensystemen grundlegend. Der Untergang des äußeren Sonnensystems ist demnach kein schleichender Prozess ferner Gezeitenkräfte, sondern ein gewaltsamer Kollaps, der direkt vom eigenen Zentralgestirn ausgelöst wird.

Bisher ging man von einer Stabilität über eine Billion Jahre aus. Die neue Modellierung verkürzt die theoretische Lebensdauer des äußeren Sonnensystems drastisch um den Faktor 1 Milliarde. pic.twitter.com/ziDlDjkjAK

— https://x.com/bigmic2504/status/2106267254530687371

Was wir gezeigt haben, ist, dass dieser Zeitrahmen [von 1 Trillion Jahren] vom Tod der Sonne selbst überholt wird.

Sonnensystem könnte nach Tod der Sonne eine Milliarde Jahre zerfallen
Foto: bgnes.com

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Clara Vogt

Über den Autor

Clara Vogt verantwortet das Ressort Technik und Wissenschaft. Sie schreibt ueber KI, Digitalisierung, Forschung und Innovation und uebersetzt komplexe Entwicklungen in klaren, belastbaren Journalismus.

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