Ein felsiger Planet könnte auch unter einem von zwei Sternen beherrschten Himmel Bedingungen bewahren, die für flüssiges Wasser günstig sind.
Astronomen haben diese Möglichkeit in mehreren nahegelegenen Sternsystemen untersucht, darunter 70 Ophiuchi, das etwa 16,7 Lichtjahre entfernt liegt. Dieses System enthält zwei Sterne, die in relativ großem Abstand umeinander kreisen. Bislang ist dort kein Planet bestätigt, aber die Forschenden simulierten, was mit Welten geschehen würde, die um jeweils einen der Sterne kreisen.
Künstlerische Darstellung eines Planeten in einem Doppelsternsystem.
Bildnachweis: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hurt (Caltech/IPAC)
Das Problem ist die Gravitation. In unserem Sonnensystem dominiert die Masse der Sonne die Bewegung der Erde deutlich. Bei zwei Sternen kann das Duo die Umlaufbahn eines Planeten allmählich verformen. Dadurch kann sich dieser stark seinem Stern nähern oder sich weit von ihm entfernen oder sogar aus dem System geschleudert werden.
Um dieses Szenario zu testen, erzeugte das Team auf dem Computer zahlreiche Planeten in der habitablen Zone. Diese Region entspricht den Entfernungen, in denen ein Planet unter bestimmten Bedingungen eine mit flüssigem Wasser an der Oberfläche vereinbare Energiemenge erhalten könnte.
Die Ergebnisse sind für 70 Ophiuchi ermutigend. Die Simulationen zeigen, dass Planeten in den habitablen Zonen beider Sterne stabile Umlaufbahnen beibehalten können. Die Schwankungen ihrer Bahnen bleiben im Allgemeinen moderat genug, damit sie weiterhin eine Energiemenge erhalten, die mit den von den Forschenden zugrunde gelegten Grenzen vereinbar ist.
Die Ausrichtung der Umlaufbahn spielt jedoch eine Rolle. Ein Planet, der in derselben Ebene wie die beiden Sterne kreist, ist unter den untersuchten Bedingungen stabiler. Bei einer um 45° geneigten Umlaufbahn werden die Störungen erheblich. Seine Entfernung zu seinem Stern verändert sich, was zu deutlichen Änderungen der empfangenen Energie führt.
Die Forschenden untersuchten außerdem 36 Ophiuchi und Gamma Leonis. Das erste System weist ebenfalls Regionen auf, in denen Planeten dauerhaft stabil bleiben könnten. Die Situation um Gamma Leonis unterscheidet sich: Die Bewegungen seiner beiden Sterne machen die untersuchten habitablen Zonen veränderlich.
Ein massearmer Planet könnte den derzeitigen Beobachtungen von 70 Ophiuchi weiterhin entgehen, und die Berechnungen zeigen, dass ein solcher Planet durch die Anwesenheit eines zweiten Sterns nicht automatisch zum Scheitern verurteilt ist.
Diese Information kann künftigen Observatorien dienen, die direkt nach erdähnlichen Welten in der Nähe suchen sollen. Die Autoren nennen insbesondere das künftige Habitable Worlds Observatory.
Wenn ein Planet um 70 Ophiuchi entdeckt wird, kann seine tatsächliche Umlaufbahn anschließend mit diesen Simulationen verglichen werden, um seine Stabilität über lange Zeiträume zu bewerten.