Sonnensystem zerfällt womöglich Milliarden Jahre früher als gedacht – neue Modellrechnung

Was passiert ist

Astrophysiker haben den Zerfall des Sonnensystems neu berechnet – mit dem Ergebnis, dass die äußeren Planeten ihre stabilen Bahnen deutlich früher verlieren könnten als zuvor angenommen. Die Studie erschien in The Astrophysical Journal Letters. Berichtet haben die ukrainischen Medien ТСН, NV und УНІАН. Beteiligt sind Konstantin Batygin und Jim Fuller vom kalifornischen Technologieinstitut (Caltech) sowie Fred Adams von der University of Michigan.

Der entscheidende Unterschied: Massenverlust in Stößen

Bisherige Modelle gingen davon aus, dass die Sonne ihre Masse allmählich verliert: Ihre Schwerkraft auf die Planeten nimmt ab, die Bahnen weiten sich auf, ihre relative Anordnung bleibt über enorm lange Zeiträume stabil. Nach Berechnungen der Arbeitsgruppe kam das Sonnensystem demnach eine Quintillion Jahre lang – also eine Zahl mit 18 Nullen – zur Ruhe.

Die neue Rechnung setzt voraus, dass der Massenverlust nicht stetig, sondern in einzelnen, asymmetrischen Auswürfen von Sternmaterie erfolgt. Jeder Auswurf stößt den Stern an. Weil die Stoßrichtungen unterschiedlich ausfallen, summiert sich der Effekt: Bahnen werden langsam elliptischer, die Abstände zwischen benachbarten Planeten kleiner. In Computerexperimenten kreuzen sich unter bestimmten Bedingungen die Bahnen – mit Folgen von starker gravitativer Wechselwirkung bis zum Orbittausch.

Die Zahlen

Für die Untersuchung wurden 672 Szenarien mit unterschiedlicher Auswurfsstärke und unterschiedlichen Phasen des Massenverlusts simuliert, zusätzlich Vergleichsrechnungen mit sanftem Massenverlust; die Planetenbewegungen wurden über drei Milliarden Jahre verfolgt.

• Rund40 Prozent der Systeme zerfielen oder wurden bereits vorher stark auseinander gestreut, noch bevor die Sonne sich in einen weißen Zwerg verwandelt hatte.
• Bis zu 96 Prozent der simulierten Planetensysteme wurden innerhalb von drei Milliarden Jahren nach der Weißer-Zwerg-Phase instabil (NV); ТСН und УНІАН nennen für das Szenario mit Auswürfen in verschiedenen Evolutionsphasen rund 90 Prozent.
• In der realistischsten Simulationsgruppe mit 48 Läufen kam es in 37 Fällen zu plötzlichen Bahnkreuzungen der äußeren Planeten.

Was neu ist

Die Studie liefert kein Datum für das Ende des Sonnensystems, sondern einen Mechanismus, den frühere Modelle außerhalb Betracht gelassen hatten. Batygin erklärte gegenüber ScienceAlert sinngemäß übersetzt, die Überraschung liege darin, was geschieht, wenn an die Stelle gleichmäßiger Abläufe die Diskontinuität einzelner Auswurfe trete – das Bild ändere sich dadurch grundlegend.

Warum das zählt

Die Ergebnisse betreffen nicht nur das Sonnensystem: Nach Einschätzung von Batygin beenden die meisten Sterne ihr Leben auf ähnliche Weise, weshalb solche Prozesse auch zahlreiche Systeme in unserer Galaxis betreffen dürften.

Was ist noch unklar

• Kein genauer Zeitpunkt: Die möglichen Verläufe reichen laut ТСН von mehreren Millionen Jahren bis über zwei Milliarden Jahre nach dem Weißen Zwerg, teils beginnt die Instabilität schon während der Roten-Riese-Phase.
• Die Ergebnisse hängen an der Annahme diskreter asymmetrischer Auswürfe, die den Autoren zufolge mit Beobachtungen von Weißen Zwergen vereinbar ist.
• Das Schicksal der Erde ist nicht Teil dieser Arbeit. Die Quellen betonen ausdrücklich, dass dies nichts über ein Überleben der Erde um Milliarden Jahre bedeutet: Schon die zunehmende Helligkeit der Sonce dürfteirdisches Leben deutlich früher beenden. Wie die Erdbahn reagiert, ist Gegenstand eigener Forschung.