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Hatte die Sonne eine Schwester?

Geburt der Sonne als Doppelstern könnte Anomalien am Außenrand des Sonnensystems erklären

Sonne
Unsere Sonne könnte einst als Doppelstern geboren worden sein. © M. Weiss

Verlorener Partner: Unsere Sonne könnte gemeinsam mit einer stellaren „Schwester“ entstanden sein – als Teil eines Doppelsternsystems. Indizien dafür wollen Astronomen nun am äußeren Rand unseres Sonnensystems gefunden haben. Demnach deuten die Bahnen vieler Himmelskörper in der Oortschen Wolke und auch die mögliche Existenz des „Planeten Neun“ auf den frühen, wenn auch vorübergehenden Einfluss eines stellaren Partners hin.

Heute ist die Sonne ein Einzelstern, doch war das nicht immer so: Wie fast alle Sterne wurde sie gemeinsam mit vielen anderen in einer dichten Gaswolke geboren. Dann jedoch rissen die Gezeitenkräfte der Milchstraße diesen Haufen auseinander und verteilten die Sterne über die Galaxie. Astronomen ist es jedoch gelungen, den Geburtsort der Sonne und sogar eines ihrer verlorenen „Geschwister“ in der Milchstraße aufzuspüren.

Es wäre sogar möglich, dass unsere Sonne einst Teil eines Doppelsternsystems war – dieses Szenario wird schon seit Jahrzehnten diskutiert. Immerhin sind solche Paare im Kosmos häufig und auch unser nächster Nachbar Alpha Centauri ist ein Doppelstern. Beobachtungen in Sternenwiegen legen zudem nahe, dass vielleicht sogar alle Sterne als Paar geboren werden. Bei rund 60 Prozent dieser Partner ist die Anziehungskraft aber nicht groß genug, um sie langfristig aneinander zu binden.

Geburt als Doppelstern?

Jetzt könnten Amir Siraj und Avi Loeb von der Harvard University neue Indizien dafür gefunden haben, dass unser Heimatstern einst einen Partner hatte. „Bei einem Abstand von rund 1.500 astronomische Einheiten zwischen beiden würde ein solcher Doppelstern die Geburt und protostellare Phase gut überstehen“, so die Forscher.

Die Stabilität dieses Paares wäre aber nicht von langer Dauer, denn die Schwerkraft-Turbulenzen in der Sternenwiege zerrten an ihrem Band. „Nahe vorbeiziehende Sterne hätten den Begleiter durch den Störeinfluss ihrer Gravitation schon bald aus der Bahn geworfen“, sagt Loeb. Die Wahrscheinlichkeit für das Ausschleudern eines der beiden Sterne beziffert er bei dieser Konfiguration auf rund 50 Prozent.

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Wären die Sonne und ihr Partner noch weiter voneinander entfernt, stiege das Risiko für eine gewaltsame Trennung auf fast 100 Prozent. „Das erklärt, warum wir heute keinen Partner der Sonne mehr finden“, so die Forscher. „Er wäre heute irgendwo in der Milchstraße.“

Merkwürdige Bahnen und das Rätsel um Planet 9

Sollte es eine zweite Sonne gegeben haben, könnte dies auch einige Auffälligkeiten am äußeren Rand des Sonnensystems erklären. Dazu gehören die stark exzentrischen und gegenüber der Ebene der Planeten geneigten Bahnen vieler Himmelskörper in der Oortschen Wolke. „Die gängigen Modelle haben Probleme damit, die Verhältnisse dieser zerstreuten und der normal kreisenden Objekte zu reproduzieren“, erklären Siraj und Loeb. Zwar können auch nahe Sternpassagen wie vor 70.000 Jahren die eisigen Brocken der Oortschen Wolke durcheinanderbringen, aber nicht in diesem Ausmaß.

Transneptunier-Bahnen
Bahnen einiger transneptunischer Objekte und des hypothetischen Planet 9. © NASA/ JPL-Caltech

Ein weiteres Rätsel sind die extrem langgezogenen Bahnen einiger Kleinplaneten jenseits des Neptun, die nach Ansicht einiger Astronomen auf die Existenz eines oder mehrerer noch unentdeckter Planeten in diesen eisigen Außenregionen hindeuten. Der hypothetische „Planet 9“ müsste neptungroß sein und die Sonne in einem gekippten, asymmetrischen Orbit umkreisen. Entdeckt hat man ihn allerdings bislang nicht.

Zweite Sonne als Helfer beim Planetenfang

Loeb und Siraj präsentieren nun Berechnungen, nach denen eine zweite Sonne diese Anomalien in der Oortschen Wolke erklären könnte. „Ein Partner mit der gleichen Masse wie die Sonne und einem Bahnabstand von rund 1.000 astronomischen Einheiten könnte die Bildung der beobachteten Oort-Population erklären und auch die Existenz von Planet 9“, so die Forscher.

Ein Argument dafür: „Doppelsterne sind weit effizienter darin, andere Objekte einzufangen“, erklärt Loeb. Die kombinierte Schwerkraft der Sonne und ihrer „Schwester“ machen es plausibel, dass das Paar den Planet 9 und weitere Objekte im Gedränge der Sternenwiege von einem Nachbarstern „geklaut“ haben. Die Wahrscheinlichkeit dafür sei bei einem Doppelstern um das rund 20-Fache höher als bei einem sonnenähnlichen Einzelstern, wie die Astronomen ermittelten.

Verlust des Partners dezimierte auch die Oortsche Wolke

Gleichzeitig könnte das Ausschleudern des solaren Partners erklären, warum die Oortsche Wolke heute so „durcheinander“ und eher arm an Objekten ist. Demnach riss die Sternpassage, die die zweite Sonne aus dem System katapultierte, auch einen großen Teil der ursprünglichen Population der Oortschen Wolke mit sich.

„Wir schätzen, dass 99 Prozent dieser Objekte bei einer solchen Begegnung verloren gegangen sind“, sagen die Astronomen. Übrig blieben dann noch rund 80 Milliarden Kometen und Kleinplaneten – das entspricht etwa den Schätzungen für die heutige Oortsche Wolke.

Hoffnung auf neues Teleskop

So weit das Szenario der beiden Astronomen. Doch wie lässt es sich beweisen? Nach Ansicht von Siraj und Loeb könnte das zurzeit in Chile gebaute Vera C. Rubin Observatory (VOR) entscheidende Daten liefern. Denn dieses Spiegelteleskop ist besonders gut dafür geeignet, Objekte im Außenbereich des Sonnensystems aufzuspüren und zu kartieren.

„Wenn das VRO die Existenz von Planet 9 verifiziert und weitere Kleinplaneten auf ähnlichen Bahnen findet, dann würde dies das Doppelstern-Modell wahrscheinlicher machen als eine Geburt der Sonne als Einzelstern“, sagt Loeb. (Astrophysical Journal Letters, 2020; doi: 10.3847/2041-8213/abac66)

Quelle: Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics

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