Unser Sonnensystem könnte deutlich früher zerfallen als bislang angenommen. Laut einer neuen Studie kollabiert die dynamische Lebensdauer äußerer Planeten nach dem Tod der Sonne von einer Trillion Jahren auf rund eine Milliarde Jahre, angetrieben durch ungleichmäßige Massenverluste des sterbenden Sterns.
Seit den Zeiten von Isaac Newton haben Astronomen darüber gerätselt, wie stabil das Gravitationsgefüge unseres Planetensystems tatsächlich ist. Während moderne Computersimulationen die Umlaufbahnen der Planeten lange Zeit als äußerst sicher eingestuft hatten, zeichnet eine im Fachjournal The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Untersuchung ein drastisches Bild der kosmischen Zukunft. Die Arbeit wurde unter dem Titel „Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Lossveröffentlicht.
Stochastische Kicks statt sanftem Massenverlust
Bisherige Modelle gingen davon aus, dass die Sonne im Zuge ihrer Verwandlung in einen Weißen Zwerg in etwa acht Milliarden Jahren allmählich und gleichmäßig an Masse verliert. Unter dieser Annahme dehnchen sich zwar die Umlaufbahnen der Planeten auf etwa das Doppelte aus, doch die Bahnen blieben über Zeiträume stabil, die das Alter des Universums weit übertreffen. Selbst unter Berücksichtigung stellarer Vorbeiflüge wurde die Lebensdauer des äußeren Sonnensystems auf bis zu 100 Milliarden Jahre geschätzt. Früher dachten viele Wissenschaftler, darunter Isaac Newton, die Sonne würde beim langsamen Sterben ganz gleichmäßig an Masse abnehmen und sich erst in einen Roten Riesen und später in einen Weißen Zwerg verwandeln.
Ein Forschungsteam unter Leitung von Konstantin Batygin am California Institute of Technology zeigt nun, dass diese Rechnungen auf einer unrealistischen Prämisse beruhen. Rote Riesen stoßen ihre Hülle in unregelmäßigen, ungleichmäßigen Ejektionen ab. Diese asymmetrischen Auswürfe erzeugen zufällige Geschwindigkeitsimpulse, sogenannte stochastische Kicks, die gravitative Schocks durch das System jagen. Wenn der Stern in solchen Paketen seine Hülle abwirft, wandern die Planetenbahnen zufällig mit einer Amplitude umher, die von der Körnigkeit des Massenverlusts bestimmt wird.
Numerische Simulationen zeigen drastische Verkürzung der Lebensdauer
Um die Dynamik zu überprüfen, führten hunderte Simulationen mit Höchstleistungscomputern und hochentwickelten N-Körper-Numeriksimulationen durch, gänzlich ohne den Einsatz von KI-Werkzeugen. Die Forscher programmierten ein virtuelles Modell des Sonnensystems mit der Sonne, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, dessen Geschwindigkeiten und Positionen über Milliarden von Jahren berechnet wurden.
Die voraussichtliche Lebensdauer des äußeren Sonnensystems schrumpft dadurch von rund einer Trillion Jahren auf lediglich etwa eine Milliarde Jahre nach der Entstehung des Weißen Zwergs. Während der Sonnenübergang stattfindet, kühlt der Stern rasch ab und schrumpft auf fast die Hälfte seiner aktuellen Masse zusammen.
„Unsere Ergebnisse rücken die Auflösung des Sonnensystems in ein astrophysikalisch vertrautes Terrain und verorten deren Ursache neu: nicht das langsame Einsickern von Chaos oder 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 jedenfalls, hinaus
Die Autoren der Studie im Astrophysical Journal Letters, via The Independent
Kollaps bereits während der Roten-Riesen-Phase
Die Instabilität setzt nach den Berechnungen der Forscher bisweilen sogar früher ein, als viele vermutet hatten.
Für das Leben auf der Erde haben diese fernen kosmischen Prozesse freilich keine praktischen Konsequenzen.
