Heiße Jupiter können ihre Sterne jünger wirken lassen

Künstlerische Darstellung eines Doppelsternsystems, in dem ein Stern von einem heißen Jupiter umkreist wird. (Credits: NASA / CXC / M.Weiss)
Künstlerische Darstellung eines Doppelsternsystems, in dem ein Stern von einem heißen Jupiter umkreist wird. (Credits: NASA / CXC / M.Weiss)

Planeten können ihre Heimatsterne dazu zwingen, sich jünger zu verhalten als ihrem Alter entsprechend. Das ist das Ergebnis einer neuen Studie von Mehrfachsystemen mit dem Weltraumteleskop Chandra. Dies könnte der bislang beste Beleg dafür sein, dass manche Planeten den Alterungsprozess ihrer Zentralsterne scheinbar verlangsamen.

Obwohl die “Anti-Aging”-Eigenschaft von heißen Jupitern bereits zuvor beobachtet wurde, ist dieses Ergebnis das erste Mal, dass sie systematisch dokumentiert wurde und die bislang überzeugendste Prüfung dieses exotischen Phänomens liefert. Heiße Jupiter sind Gasriesen, die ihren Zentralstern in der Distanz des Merkur oder näher umkreisen.

“In der Medizin braucht man viele Patienten in einer Studie, um zu wissen, ob die Effekte real sind oder eine Art Ausreißer”, sagte Nikoleta Ilic vom Leibniz Institut für Astrophysik in Potsdam (AIP), die Leiterin dieser neuen Studie. “Dasselbe kann in der Astronomie gelten und diese Studie gibt uns die Sicherheit, dass diese heißen Jupiter die Sterne, um die sie kreisen, tatsächlich jünger machen als sie sind.”

Ein heißer Jupiter kann seinen Zentralstern möglicherweise durch Gezeitenkräfte beeinflussen, wodurch der Stern schneller rotiert als ohne einen solchen Planeten. Diese schnellere Rotation kann den Zentralstern aktiver werden lassen, so dass er mehr Röntgenstrahlung produziert – Anzeichen, die im Allgemeinen mit jugendlichen Sternen in Verbindung gebracht werden.

Wie bei Menschen gibt es jedoch viele Faktoren, die die Vitalität eines Sterns bestimmen können. Alle Sterne werden mit zunehmendem Alter ihre Rotation und Aktivität verlangsamen und weniger Ausbrüche zeigen. Weil die präzise Altersbestimmung der meisten Sterne anspruchsvoll ist, war es für Astronomen schwierig zu identifizieren, ob ein Stern ungewöhnlich aktiv ist aufgrund eines nahen Planeten, der ihn jünger erscheinen lässt, oder ob er tatsächlich jung ist.

Die neue Chandra-Studie von Ilic ging dieses Problem an, indem sie Doppelsternsysteme betrachtet, in denen die Sterne weit voneinander getrennt sind, aber nur einer von ihnen einen heißen Jupiter im Orbit besitzt. Astronomen wissen, dass die Sterne in Doppelsternsystemen zur selben Zeit entstehen, so wie menschliche Zwillinge. Die große Distanz zwischen ihnen ist viel zu groß, um sich gegenseitig zu beeinflussen, oder dass der heiße Jupiter den anderen Stern beeinflussen kann. Das bedeutet, sie konnten den planetenfreien Stern des Systems als Kontrollobjekt benutzen.

“Es ist fast so, als würde man Zwillinge in einer Studie untersuchen, wo einer in einer völlig anderen Nachbarschaft lebt, die ihre Gesundheit beeinflusst”, sagte die Co-Autorin Katja Poppenhaeger vom AIP. “Durch das Vergleichen eines Sterns mit nahem Planeten mit seinem Zwilling ohne Planet können wir die Verhaltensunterschiede der gleichalterigen Sterne untersuchen.”

“Das Team nutzte die Menge Röntgenstrahlung, um zu bestimmen, wie ‘jung’ sich ein Stern verhält. Sie suchten nach Anzeichen für Planet-Stern-Einflüsse in fast drei Dutzend Systemen im Röntgenbereich. Die endgültige Stichprobe enthielt zehn mit Chandra beobachtete Systeme und sechs, die mit dem ESA-Weltraumteleskop XMM-Newton beobachtet wurden. Mehrere wurden von beiden beobachtet. Sie stellten fest, dass die Sterne mit heißen Jupitern dazu tendierten, im Röntgenbereich heller zu leuchten und daher aktiver sind als ihre Begleitsterne ohne heiße Jupiter.

“In früheren Fällen gab es einige erstaunliche Hinweise, aber jetzt haben wir endlich statistische Belege dafür, dass manche Planeten tatsächlich ihre Sterne beeinflussen und sie sich jung verhalten lassen”, sagte die Co-Autorin Marzieh Hosseini vom AIP. “Zukünftige Studien werden hoffentlich helfen, weitere Systeme zu finden, um diesen Effekt besser zu verstehen.”

Eine Studie, die diese Ergebnisse beschreibt, wurde in der Ausgabe der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vom 22. Juli 2022 veröffentlicht.

Das Marshall Space Flight Center der NASA leitet das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory steuert die wissenschaftlichen Operationen von Cambridge (Massachusetts) und die Flugoperationen von Burlington (Massachusetts).

Quelle

(THK)

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