In Planetensystemen kann es heftig krachen, verdeutlicht eine Studie: Astronomen berichten über die direkten Anzeichen einer gewaltigen Planeten-Kollision in einem fernen Sternsystem. Das Ereignis spiegelt sich demnach in einem Aufleuchten im Infrarotbereich wider, das wohl durch den heißen Crash zweier Eisriesen verursacht wurde. Auf das Glühen folgte dann eine charakteristische Verdunklung des Sternenlichts. Wie die Astronomen erklären, ist dieser Effekt auf die entstandene Trümmerwolke zurückzuführen, die nun samt dem Fusionsprodukt den Stern umkreist.
Kollisionsprozesse prägen die Entstehungsgeschichten von Planetensystemen eigentlich schon von Anfang an: Es beginnt mit dem zunehmenden Zusammenballen der Materie in den Staub-Scheiben um junge Sterne. Die Vereinigung von immer größeren Brocken führt dann schließlich zu Himmelskörpern mit planetaren Ausmaßen. Doch auch anschließend kann es einschlägig weitergehen: Man geht davon aus, dass Kollisionen großer Himmelskörper eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Planeten und ihren Konstellationen gespielt haben. Dies gilt auch für unser Sonnensystem und unseren Heimatplaneten: Man nimmt an, dass die Proto-Erde einst mit einem etwa marsgroßen Objekt zusammenstieß, was zur Entstehung des Modes führte.
Spannende Strahlungsschwankungen im Visier
Auch in einigen fernen Planetensystemen wurden bereits Hinweise auf solche Ereignisse gefunden. Im aktuellen Fall handelt es sich nun um eine Beobachtung von direkten Anzeichen einer solchen planetaren Karambolage. Im Fokus steht dabei das System des sonnenähnlichen Sterns ASASSN-21qj, der auf das geringe Alter von 300 Millionen Jahren geschätzt wird. Erstmals aufgefallen war er bereits 2021: Teleskop-Beobachtungen im Rahmen des Projekts ASASSN hatten ein Verblassen des Sterns im sichtbaren Wellenlängenbereich erfasst. Um den ungewöhnlichen Effekt genauer zu untersuchen, hat ein internationales Astronomen-Team nun weitere Beobachtungsdaten des Sterns ausgewertet, die auch die Zeit vor der Verdunklung umfassen.
Wie das Team berichtet, hat es bereits drei Jahre bevor der Stern im sichtbaren Licht verblasste, eine ungewöhnliche Strahlungsschwankung im ASASSN-21qj-System gegeben: Teleskopaufnahmen zeigten eine Verdopplung der Helligkeit im infraroten Wellenlängenbereich. Dieses „Glühen“ war dann etwa 1000 Tage lang deutlich feststellbar. Die Kombination der beiden Ereignisse legte damit nahe, dass sie durch eine Kollision zweier Himmelskörper im Orbit um ASASSN-21qj verursacht wurden: Die Infrarotstrahlung war dabei auf die entstandene Hitze durch den Zusammenstoß zurückzuführen und die spätere Verdunklung des Sternenlichts auf das Vorbeiziehen der entstandenen Trümmerwolke. Da das Abdimmen des sichtbaren Lichts rund drei Jahre nach dem Infrarotleuchten eingesetzt hatte, ist von einer Umlaufzeit dieses Materials von mindestens dieser Dauer auszugehen, sagen die Wissenschaftler.
Karambolage zweier Eisriesen
Um das Ereignis weiter aufzuklären, entwickelten sie anschließend Modellsimulationen auf der Grundlage der erfassten Daten. Wie das Team berichtet, ging aus den Ergebnissen hervor, dass es sich um den Zusammenstoß von zwei Planeten von mehreren bis zehn Erdmassen gehandelt hat. „Die Ergebnisse passen dabei konkret zur Kollision zweier Eisriesen-Exoplaneten“, sagt Co-Erst-Autor Simon Lock von der University of Bristol. Sie krachten demnach in einer Entfernung vom Zentralstern ineinander, die dem doppelten bis 16-fachen Abstand der Erde zur Sonne entspricht. Die heftige Karambolage erzeugte dabei einen heißen Fusionsklumpen, dessen Leuchtkraft mit den Infrarotbeobachtungen übereinstimmt. Durch die Orbitalbewegung wurden die ebenfalls entstandenen Trümmer in eine lange Wolke verwandelt,, erklären die Astronomen.
Sie wollen das spannende System nun auch weiterhin im mit bodengebundenen Teleskopen sowie dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA im Auge behalten, um die weiteren Entwicklungen zu untersuchen. Denn die könnten interessant werden, betont Co-Autorin Zoe Leinhardt von der University of Bristol: “Letztendlich könnte sich die Materialmasse um den Überrest verdichten und ein Reihe von Monden bilden, die diesen neuen Planeten umkreisen“, so die Astronomin.
Quelle: University of Bristol, Fachartikel: Nature, doi: 10.1038/s41586-023-06573-9
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