Rote Zwerge als “Planetenzerstörer“ entlarvt

Stellare Gefahr: Auch junge Rote Zwergsterne können Planeten verschlingen – sechs solcher „Planetenzerstörer“ haben Astronomen jetzt entdeckt. Indiz dafür ist ein deutlicher Lithiumüberschuss in den äußeren Hüllen dieser Zwergsterne – er unterscheidet sie von allen Altersgenossen in ihren Sternhaufen. Die Lithiummenge legt nahe, dass diese Roten Zwerge drei bis zehn Erdmassen an planetarem Gesteinsmaterial verschlungen haben müssen – dies entspricht einer ganzen Supererde oder mehreren erdgroßen Protoplaneten.

Wenn sich unsere Sonne in einigen Milliarden Jahren ihrem Ende nähert, wird sie zum Planetenkiller: Sie bläht sich zum Roten Riesen auf und verschlingt dabei die Planeten des inneren Sonnensystems – wahrscheinlich auch unsere Erde. Indizien für solche verschlungenen Planeten haben Astronomen bereits bei einigen Roten Riesen und Weißen Zwergen entdeckt: In ihren Hüllen fanden sich Planetentrümmer und Anreicherungen schwerer Elemente.

Frühes Ende für Planeten

Doch auch junge Sterne können ihre Planeten verschlingen – beispielsweise wenn Protoplaneten miteinander kollidieren und aus ihrer Bahn geraten oder wenn sich ein junger Planet in einer instabilen Umlaufbahn oder zu nah an seinem Stern bildet. Bisher war allerdings unklar, wie oft Planeten ein solches frühes Ende finden. Denn chemische Indizien wie ein erhöhter Lithiumgehalt sind meist nur schwer von der normalen Variationsbreite zu unterscheiden.

„Aber es gibt eine wenig erforschte Kombination von Sternenmasse und Alter, bei der eine starke und eindeutige Lithiumsignatur das Verschlingen eines Planeten verraten kann: junge Rote Zwerge“, erklären Robin Jeffries von der Keele University in England und seine Kollegen. Rote Zwerge sind kleiner und kühler als unsere Sonne, aber in ihrem Inneren sehr heiß. „Dadurch wird alles Lithium in ihrem Inneren schon kurz nach ihrer Bildung zerstört“, sagt Jeffries. Wenn man auf der Oberfläche dieser Zwergsterne dennoch Lithium nachweist, muss es daher von außen dorthin gelangt sein – beispielsweise durch verschlungenes Planetenmaterial.

Am besten erkennen lässt sich ein solcher Lithiumüberschuss, wenn die jungen Roten Zwerge Teil eines Sternhaufens sind – eines Clusters aus gleichaltrigen Sternen, die gemeinsam in einer Wolke entstanden sind. „Solche Sternhaufen liefern uns eine ganze Population von stellaren Geschwistern als Vergleichsgruppe“, schreiben die Astronomen.

Sechs Ausreißer mit Lithiumüberschuss

Für ihre Fahndung nach solchen „Planetenfressern“ werteten Jeffries und sein Team spektroskopische Daten des Gaia-Weltraumteleskops zu 63 verschiedenen offenen, jungen Sternhaufen aus. In diesen suchten sie nach Roten Zwergen, deren Spektrum signifikant mehr Lithium anzeigt als das ihrer stellaren Geschwister. In vier dieser Sternhaufen wurden die Astronomen fündig: Sie fanden sechs junge Rote Zwerge, deren Lithiumgehalt sich um mehr als 3,2 Standardabweichungen von dem ihrer gleichaltrigen Nachbarn unterschied.

„Die Spektren dieser Objekte sind von exzellenter Qualität und lassen keinen Zweifel daran, dass die Lithiumsignatur verlässlich ist“, betont das Team. „Diese lithiumreichen Ausreißer unterscheiden sich zudem in anderen Merkmalen wie ihrer Position, Parallaxe und Kinematik nicht von den restlichen Mitgliedern ihres Sternhaufens.“ Mit anderen Worten: Diese 50 bis 200 Millionen Jahre alten Roten Zwergsterne sind in jeder Hinsicht ganz normal – nur in ihrem Lithiumgehalt nicht.

Metall stammt weder aus dem Sterninnern noch aus der Urwolke

Aber stammt das Lithium wirklich von verschlungenen Planeten oder Planetenbausteinen? Um sicherzugehen, überprüften die Astronomen zwei weitere Erklärungsmöglichkeiten. Zum einen könnte eine ungewöhnlich starke magnetische Aktivität das Absinken des ursprünglichen Lithiums in den Sternenkern und seine Zerstörung verhindert oder verzögert haben. Doch dann müsste die starke Magnetisierung viele Sternenflecken und eine schnelle Rotation verursachen – das ist jedoch nicht der Fall, wie Jeffries und seine Kollegen feststellten.

Zum anderen könnte der Lithiumüberschuss auf eine anomal lithiumreiche Geburtswolke oder eine langlebige, lithiumreiche protostellare Scheibe zurückgehen. Doch auch diese Szenarien passen nicht, wie Jeffries und sein Team berichten. Im ersten Fall müssten die stellaren Geschwister ebenfalls erhöhte Lithiumwerte aufweisen. „Es ist daher nicht klar, warum wir nur diese einzelnen isolierten Ausreißer gemeinsam mit komplett verarmten Objekten sehen“, so die Astronomen. Gegen die protostellare Scheibe als Lithiumquelle spricht, dass sie selbst im Extremfall nicht lange genug erhalten bleibt, um die Phase der Lithiumzerstörung im Kern zu überdauern.

Planetares Material von drei bis zehn Erdmassen

Nach Ansicht der Astronomen bleibt daher nur ein Szenario übrig: „Es scheint plausibel, dass diese Ausreißer ein direkter Beleg für ein planetares Verschlingen sind“, konstatieren sie. Demnach müssen die jungen Roten Zwerge vor nicht allzu langer Zeit einen Planeten oder planetares Material verschlungen haben. Nach den Berechnungen der Astronomen hat jeder dieser Roten Zwerge rund drei bis zehn Erdmassen an Gesteinsmaterial aufgenommen – das entspricht mehreren erdgroßen Planeten oder einer Supererde.

„Solche sternennahen Erdzwillinge und Supererden kommen um Rote Zwergsterne oft vor“, erklären Jeffries und seine Kollegen. Ihre Resultate könnten darauf hindeuten, dass die Zerstörung von Planeten um Rote Zwergsterne – und möglicherweise auch andere Sterne – häufiger vorkommt als bislang angenommen.

Quelle: Robin Jeffries (Keele University, UK) et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; doi: 10.1093/mnras/stag815

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar