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Vorbeifliegender Stern könnte das gesamte Sonnensystem aus den Angeln heben

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Von: Patrick Klapetz

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Der Gasgigant Neptun ist der achte und äußerste Planet unseres Sonnensystems. Er hat fast den vierfachen Erddurchmesser und das rund 58-fache Erdvolumen.
Der Gasgigant Neptun ist der achte und äußerste Planet unseres Sonnensystems. Er hat fast den vierfachen Erddurchmesser und das rund 58-fache Erdvolumen. © imago

Ein kanadisches Forschungsteam hat knapp 3.000 Simulationen zu unserem Sonnensystem durchlaufen. Darin wollten sie die Auswirkungen von vorbeifliegenden Sternen auf uns und unser Sonnensystem erproben. Wenn die Gravitationskräfte eines fremden Sterns die Umlaufbahn von Neptun um nur 0,1 Prozent verschiebt, würde es unser Sonnensystem komplett durcheinander mischen. 

Toronto (Kanada) – Im Universum bestimmen Gravitationskräfte das Zusammenspiel von Planeten und anderen Himmelskörpern. Wenn ein massereicher Stern an unserem Sonnensystem vorbeifliegt, könnten seine Anziehungskräfte den äußersten Planeten Neptun aus seiner Umlaufbahn heben. Bereits eine Bahnverschiebung von 0,1 Prozent könnte dazu führen, dass die Ordnung in unserem Sonnensystem zusammenbricht. Wie wahrscheinlich ist das Szenario? Und wann wird das Sonnensystem in Chaos versinken?

Kleine Störungen der Umlaufbahn würden unser Sonnensystem ins Schwanken bringen

Ein kanadisches Forschungsteam, bestehend aus Garett Brown und Hanno Rein vom Fachbereich Physik und Umweltwissenschaften (Department of Physical and Environmental Sciences) an der Universität von Toronto in Scarborough sowie den Fakultäten für Physik (Department of Physics) an der Universität von Toronto haben 2.880 Simulation durchgeführt. Sie alle sollten die Auswirkungen eines Vorbeifluges von einem fremden Himmelskörper auf unser Sonnensystem untersuchen. Rein ist zudem auch für den Fachbereich Astronomie und Astrophysik (Department of Astronomy and Astrophysics) der Universität Toronto tätig.

Im Fokus der Studie standen Objekte, die zu schwach waren, ein Planetensystem unmittelbar zu destabilisieren. Dennoch sollten diese Objekte stark genug sein, um den dynamischen Zustand unseres Sonnensystems messbar zu stören. Dabei konnten die beiden Forscher zeigen, dass selbst kleine Störungen durch stellare Vorbeiflüge die Stabilität von Planetensystemen während ihrer Lebensdauer beeinflussen können – auch wenn dies nicht sofort passieren würde.

Wann wird ein fremder Himmelskörper unser Sonnensystem zum Schwanken bringen? Wie lange sind wir auf der Erde vor Gefahren aus dem Weltraum sicher?

Die Destabilisierung der Umlaufbahn von Neptun würde schrittweise auf die anderen Planeten übertragen werden. Auf der Erde würde man davon aber erst nach 20 Millionen Jahren etwas merken – der Grund ist die große Distanz zwischen den Planeten. Die Erde und Neptun sind im Durchschnitt ungefähr 4.540 Millionen Kilometer (also 4,5 Milliarden Kilometer) voneinander entfernt. Zwischen Jupiter und der Erde liegen im Mittel knapp 780 Millionen Kilometer und der Erd-Mars-Abstand umfasst ungefähr 230 Millionen Kilometer. 

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein solches Szenario tatsächlich eintritt, ist sehr gering. Laut den Wissenschaftlern würde es wahrscheinlich einmal in 100 Milliarden Jahre passieren, dass ein fremdes massereiches Objekt die Umlaufbahn von Neptun stören könnte. Wobei die Störung keinen gravierenden Einfluss auf unser Sonnensystem haben wird, solange diese unter 0,1 Prozent liegen wird.

Vorbeifliegender Stern: Kritik an der Studie über das mögliche Wanken unseres Sonnensystems

Die Forschenden haben zudem gezeigt, dass kleinere aufeinanderfolgende Störungen keinen großen Einfluss auf die Veränderung der Planetenumlaufbahnen haben. Solche kleinen Störungen sind unbedeutend und man habe sich auf die größeren interstellaren Begegnungen konzentriert. Jedoch haben sie dabei keine stellare Doppelsternsysteme berücksichtigt, obwohl die Hälfte aller bekannten Sterne Teil eines Doppelsternsystems sind. Die beiden Forscher gehen aber davon aus, dass die Stärke der Störung bei einem vorbeifliegenden Doppelsternsystem um zwei- bis 3,6-fach kräftiger ausfallen würde. 

Ebenfalls haben Brown und Rein die Auswirkungen auf Planet 9 vernachlässigt. Ein großer Teil der internationalen Forschungsgemeinde ist davon überzeugt, dass es außerhalb der Neptun- und der Pluto-Umlaufbahn einen weiteren Planeten gibt, der bisher aber noch nicht gefunden wurde. Ein stellarer Vorbeiflug würde laut den Forschenden die größte relative Veränderung bei Planet 9 bewirken. Jedoch vermuten sie, dass Planet 9 nur einen schwachen Einfluss auf den Rest des Sonnensystems haben wird.

 Zur Studie über die Auswirkung von stellaren Vorbeiflügen an unserem Sonnensystem

Die Studie mit dem Titel „On the long-term stability of the Solar System in the presence of weak perturbations from stellar flybys“ (aus dem Englischen: Langfristige Stabilität des Sonnensystems bei schwachen Störungen durch stellare Vorbeiflüge) erschien am 30. Juni 2022 in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht. Die Simulationen wurden auf unser Sonnensystem beschränkt, auch wenn die analytischen Schätzungen allgemein sind und für jedes Planetensystem gelten sollen. Zukünftige Arbeiten sollten laut Brown und Rein die Auswirkungen schwacher stellarer Vorbeiflüge auf Exoplanetensysteme untersuchen.

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