Planeten und Doppelsterne

Es gibt aber auch einige bekannte Systeme, bei denen die Sterne sehr nahe bei einander stehen. Ein Beispiel dafür ist der Stern Gamma Cephei: Die beiden Sterne Gamma Cephei A und Gamma Cephei B sind 20 Astronomische Einheiten voneinander entfernt – also in etwa so weit, wie der Uranus von unserer Sonne entfernt ist. Um den Stern A kreist noch ein Planet: er ist fast zweimal so groß wie Jupiter – aber nur 2 Astronomische Einheiten vom Stern entfernt. Dieses System haben meine Kollegen von der Unisternwarte Wien und ich untersucht und gefunden, dass hier trotzdem noch Platz für einen weiteren Planeten wäre. Und das auch noch in der habitablen Zone – also jenem Bereich um einen Stern, in dem die Temperaturen auf der Oberfläche eines Planeten genau passend wären, um Leben entstehen zu lassen.

HD 41004 A

Ein anderes schönes Beispiel ist der Stern HD 41004 A. Hier ist die Situation besonders verwickelt. Erstmal ist da ein Stern; etwas kleiner als die Sonne. Zu diesem Stern ein anderer, noch kleinerer Stern. Der erste Stern wird von einem Planeten umkreist; der zweite von einem braunen Zwerg (das nennt man “hierarchisches Quadrupel-System”). Die beiden Sterne sind wieder etwa 20 Astronomische Einheiten voneinander entfernt (so wie bei Gamma Cephei). Weil die Masse des zweiten Sterns aber recht klein ist und der Planet sich sehr nahe am ersten Stern befindet (er ist knapp 1,3 Astronomische Einheiten von ihm entfernt; vergleichbar mit der Entfernung des Mars von der Sonne), ist sein Einfluss auf die Stabilität der Planetenbahnen relativ gering.

Das sieht man an diesen Bildern recht schön:

Man sieht hier folgendes: auf der x-Achse ist der Abstand vom ersten Ersten Stern aufgetragen (in Astronomischen Einheiten). Der gezeigte Bereich stellt übrigens gerade die habitable Zone von HD 41004 A dar. Auf der y-Achse sieht man die Inklination – also die Neigung der Bahn eines Himmelskörpers gegenüber einer Referenzebene. Für jeden Punkt in diesem Gitter aus Werten von Abstand und Inklination haben wir nun berechnet, ob ein eventueller Planet, der eine Bahn mit entsprechendem Abstand und entsprechender Bahnneigung hätte, stabil bleiben würde oder nicht. Die Stabilität der Bahn ist durch die Farben angezeigt: Kombinationen aus Abstand und Bahnneigung, die stabile Bahnen liefern, sind in rot/orange/gelb eingezeichnet; je grüner/blauer/violetter, desto instabiler bzw. chaotischer werden die Bahnen. Und schließlich sieht man links das Bild, das sich ergibt, wenn man den gravitativen Einfluss des Begleitsterns berücksichtigt und rechts das Bild, das man bekommt, wenn man den Begleitstern einfach ignoriert.

Man erkennt zwar Unterschiede – aber qualitativ sind die Bilder gleich. Auf der linken Seite (also dort, wo der zweite Stern noch berücksichtigt wurde) sind die sg. Mean-Motion-Resonanzen etwas deutlicher ausgeprägt (das sind die blau/violetten instabilen Streifen, die senkrecht durchs Bild verlaufen). Diese Instabilitäten werden etwas geringer, wenn der zweite Stern ignoriert wird.

Man sieht aber trotzdem, dass in beiden Fällen genügend Bereiche übrig sind, in denen sich zusätzliche Planeten auf stabilen Bahnen in der habitablen Zone bewegen können. Das heißt nicht, dass dort auch noch Planeten sein müssen! Aber wenn sie dort sind, und wenn sie klein genug wären, um erdähnlich zu sein, dann könnte sich dort ganz vielleicht sogar Leben entwickeln. Und das wäre sicherlich interessant, in einem System, in dem es nicht nur einen Stern gibt, sondern gleich zwei (und noch einen braunen Zwerg dazu).