Schon länger rätseln Astronomen, warum ein im Kosmos häufiger Planetentyp in unserem Sonnensystem fehlt: eine Supererde. Solche Gesteinsplaneten sind zwischen zwei und zehn Erdmassen schwer und schließen so die Lücke zwischen kleineren, erdähnlichen Planeten und großen Gas- und Eisriesen. Gleichzeitig zeigt auch unsere Sonne einige Auffälligkeiten, die schwer mit astrophysikalischen Modellen vereinbar sind: Der Lithiumgehalt ihrer Oberfläche ist zu niedrig und die durch Plasmaumwälzungen gekennzeichnete Konvektionszone reicht tiefer als sie dürfte.
Planetare Katastrophe als Erklärung?
Was aber ist der Grund dafür? Astronomen um Mutlu Yildiz von der Ege-Universität in Izmir haben eine mögliche Erklärung nun näher untersucht. Schon seit 2016 vermuten einige Astronomen, dass es in der Anfangszeit des Sonnensystems einen weiteren Planeten innerhalb der Merkurbahn gegeben haben könnte. Die starken Gezeitenkräfte der Sonne brachten diese junge Supererde jedoch aus ihrer Bahn und ließen sie in die Sonne stürzen – ähnlich wie dies bei einigen Exoplaneten auf „Todeskurs“ beobachtet wurde.
Bisher fehlten jedoch Beweise für eine solche planetare Katastrophe im jungen Sonnensystem. „Wir wollten daher wissen, ob die Sonne selbst noch Spuren dieses Verschlingens in sich tragen könnte“, erklärt Yildiz. „Weil sich das Material von Planeten von dem der stellaren Gasscheibe unterscheidet, könnte ein solches Ereignis eine chemische Signatur im Inneren der Sonne hinterlassen haben.“ Mithilfe eines astrophysikalischen Modells rekonstruierten die Astronomen verschiedene Versionen einer verschlungenen Supererde und die möglichen Folgen. Dann prüften sie, ob sich so die Eigenheiten der Sonne erklären lassen.
Sturz bis unter die Konvektionszone
Das Ergebnis: Sowohl der Lithiummangel an der Sonnenoberfläche als auch die ungewöhnliche Dicke der solaren Konvektionszone wären durch den frühen Sturz einer Supererde in die Sonne erklärbar. „Unsere Studie legt nahe, dass ein mehrere Erdmassen schwerer Planet in die Sonne gestürzt sein könnte und dann bleibende chemische Spuren hinterließ“, sagt Yildiz. Den Modellen zufolge müsste diese Supererde 5,6-mal so schwer gewesen sein wie die Erde und eher lithiumarm.
Die Simulationen zeigen, dass ein solcher Planet bei seinem spiraligen Sturz in die Sonne lange genug intakt bleibt, um bis unter die Konvektionszone der Sonne einzusinken. „Während der Planet einsinkt, erodieren einige seiner äußeren Schichten, aber sein Kern kann überdauern“, erklärt der Forscher. Der Planetenkern stoppt erst in der dichteren Sonnenschicht unterhalb der Konvektionszone und löst sich dann dort allmählich auf. „Dort erzeugt er eine Anreicherung mit schweren Elementen, die die Opazität und innere Schichtung der Sonne verändert“, sagt Yildiz.
Erklärung für die Diskrepanzen
“Wir haben nicht erwartet, dass die Modellsimulationen für die verschiedenen Diskrepanzen alle auf einen Planeten im selben Massenbereich hindeuten“, sagt Yildiz. „Das war eines der spannendsten Ergebnisse unserer Studie.“ Denn auch der Lithiummangel an der Sonnenoberfläche ließe sich durch den Sturz einer knapp sechs Erdmassen schweren, eher lithiumarmen Supererde in die Sonne erklären, wie die Modelle ergaben.
Nach Ansicht von Yildiz stützen diese Resultate die Vermutung, dass es im Sonnensystem einst eine sonnennahe Supererde gab, die von unserem Stern verschlungen wurde. „Das Verschlingen einer solchen Supererde könnte die Unterschiede zwischen den solaren Modellen und den Beobachtungen erklären helfen, darunter auch die innere Sonnenstruktur und den Lithiummangel“, sagt der Astronom.
Gab es eine Supererde im Sonnensystem?
Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass sich in der protoplanetaren Scheibe der Sonne eine Supererde gebildet haben könnte. Diese entstand demnach weiter außen im System, wanderte dann aber durch Schwerkraftturbulenzen weiter nach innen. Dort geriet sie in eine zu sonnennahe, instabile Bahn und stürzte daher in unseren Stern.
Yildiz räumt allerdings ein, dass seine Modellstudie noch nicht ausreicht, um die Existenz und das Ende einer solchen Supererde zu beweisen. Künftige helioseismische Analysen der Sonne könnten jedoch weitere Indizien für ein solches Ereignis zutage fördern.
Quelle: Royal Astronomical Society; Mutlu Yildiz (Ege University, Izmir, Türkei, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; doi: 10.1093/mnras/stag1527
