Planeten ohne Sterne

Einsame Erden

Von Ulf von Rauchhaupt
28.12.2020
, 10:25
Ein obdachloser Planet, einer von wahrscheinlich Milliarden, die unsere Galaxie ganz allein durchstreifen
Manche Planeten ziehen ohne Stern durchs All, und die meisten flogen schon bald nach der Geburt aus ihrem Sonnensystem. Nicht so unsere Heimatwelt, doch irgendwann könnte ihr das trotzdem noch passieren.
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Zunächst war es nur ein kleiner roter Stern. Doch jedes Jahr schien er etwas heller, bis er eines Tages selbst Jupiter und Venus überstrahlte. In den lauen Nächten des letzten Sommers auf Erden konnte man in seinem dunkelroten Schein Zeitung lesen. Dann wurde er wieder kleiner, aber mit ihm auch die Sonne. Ein Zwergstern aus den Tiefen des Alls war der Sonne nahe genug gekommen, um mit seinem Schwerefeld die Erdbahn aufzubiegen und unseren Planeten aus seinem Sonnensystem zu ziehen.

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Zwei Monate später kreuzte die Erde die Marsbahn. Überall war es jetzt so kalt wie zuvor nur im antarktischen Winter. Die Ozeane begannen selbst am Äquator zuzufrieren, und ein Jahr nach jenem letzten Sommer – die Erde war von der Sonne jetzt ungefähr so weit entfernt wie der Jupiter – kam das Wetter zum Erliegen, da kein Wasser mehr verdunstete. Bei globalen Temperaturen von um die minus 150 Grad Celsius lebte jetzt nur noch, wer sich tief unter der Erdoberfläche im Kampf um die letzten Nahrungsmittelvorräte hatte behaupten können. Zehn Jahre später, irgendwo auf der Höhe der Plutobahn, fiel der letzte Regen: Tröpfchen flüssigen Stickstoffs und Sauerstoffs, die bald ebenfalls gefroren. Die einst hundert Kilometer mächtige Erdatmosphäre kollabierte zu einer kaum zehn Meter dicken Eisdecke, über welche sich die letzten Menschen nur noch in Raumanzügen bewegen konnten. Dort sahen sie die Sonne als einen Stern unter vielen.

Diese kleine Dystopie stützt sich auf Berechnungen, die Gregory Laughlin vom Ames Research Center der Nasa und Fred Adams von der University of Michigan 1999 anstellten, als es die bevorstehende Jahrtausendwende war, die das Bedürfnis nach Endzeitgrusel erhöhte. Veröffentlicht wurde ihre Arbeit im Juni 2000 in „Icarus“ unter dem Titel „Frozen Earth“. Ende Oktober dieses Jahres 2020 nun war in den „Astrophysical Journal Letters“ von der Detektion des Planeten OGLE-2016-BGL-1928 zu lesen. Im Unterschied zu den meisten anderen neu entdeckten Welten ist diese offenbar tatsächlich allein unterwegs, ohne eine Sonne.

Zwar war das nicht der erste Fund dieser Art. Viermal war man zuvor auf Planeten gestoßen, zu denen kein Stern zu finden war. OGLE-2016-BGL-1928 aber war der erste, bei dem es sich sicher nicht um einen eher dem Neptun ähnlichen riesigen Gasball handelt, sondern um eine höchstens erdgroße Kugel aus Metall und Gestein mit einer festen Oberfläche, ein einsamer Artgenosse unserer Erde.

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Den ersten einsamen Exoplanet fand man 1995

Die Existenz solcher Objekte war seit den achtziger Jahren vermutet worden. Damals ergaben Überlegungen zur Frühzeit unseres Sonnensystems, dass Gas und Staub in der Umgebung der jungen Sonne sich zunächst zu Objekten von etwa bis zur Größe des Mars zusammenballten. Die gegenseitigen Wechselwirkungen ihrer Schwerefelder dürften anschließend etliche davon aus dem System herauskatapultiert haben. Nun sind Planeten außerhalb des Sonnensystems schon dann schwer zu entdecken, wenn sie um Sterne kreisen. Den ersten fand man 1995 und bis heute (das heißt, Stand vorige Woche) sind 4352 solcher Exoplaneten identifiziert, die weitaus meisten mit Methoden, die nur bei Planeten in Sternorbits anwendbar sind. 106 allerdings wurden anders entdeckt. Hier zog ihr jeweiliger Stern genau so vor einem weit entfernten Hintergrundstern vorbei, dass dessen Licht vom Schwerefeld des vorbeiziehenden Systems kurzzeitig wie durch eine Linse gebündelt und verstärkt wurde. „Microlensing“ heißt dieser Effekt, um ihn von dem Gravitationslinseneffekt zu unterscheiden, den ganze Galaxien oder Galaxienhaufen hervorrufen. Das „Optical Gravitational Lensing Experiment“ kurz OGLE, das polnische Astronomen seit 1992 am Las Campanas Observatory in Chile verfolgen, ist das am längsten aktive von heute drei Projekten, die den Himmel nach Microlensing-Ereignissen durchsuchen. Dabei entdeckten sie aber nicht nur welche, die von Sternen mit oder ohne Planeten verursacht wurden, sondern eben auch einige, die allein von Planeten stammten. Denn die Masse des linsenden Objekts ergibt sich aus der Dauer der vorübergehenden Verstärkung des Hintergrundsterns. „Microlensing-Events mit Zeitskalen von weniger als einem Tag sollten von Objekten mit der Masse von Planeten erzeugt werden“, erklärt Przemek Mróz, der Erstautor der jüngsten Entdeckung. Statt Tage wie im Fall von Sternen oder Stunden bei Gasriesen dauerte das Linsen in diesem Fall nur knapp 42 Minuten. „Das ist extrem kurz“, sagt Mróz. „Daher ist dies der erste Kandidat für einen frei treibenden Planeten, der aus Gestein bestehen muss.“

Das polnische OGLE-Teleskop sucht seit 1992 am Las Campanas Observatory in Chile den Himmel ab nach Microlensing-Ereignissen.
Das polnische OGLE-Teleskop sucht seit 1992 am Las Campanas Observatory in Chile den Himmel ab nach Microlensing-Ereignissen. Bild: OGLE

Da sie sich nur in solchen schwachen, kurzen und jeweils niemals wiederkehrenden Microlensing-Signalen bemerkbar machen, sind frei treibende Planeten bislang vor allem theoretische Objekte gewesen. Nach Schätzungen chinesischer Astronomen aus dem Jahr 2016 werden von tausend im Prinzip detektierbaren Microlensing-Ereignissen keine zwei von frei treibenden Planeten verursacht. Dennoch müssen enorme Mengen obdachloser Welten durch die Galaxis irren. Denn wo immer um einen jungen Stern ein Planetensystem entsteht, sollte ein oder mehrere der frisch entstandenen Trabanten oder ihrer marsgroßen Vorstufen infolge des gravitativen Gerangels mit ihren Geschwistern ins All gekickt werden.

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Aber nicht nur sie. Auch reife Planeten wie die Erde kann selbst nach Jahrmilliarden ungestörten Kreisens um ihren Stern dieses Schicksal ereilen – nämlich dann, wenn ein anderer Stern einem bislang stabilen Planetensystem zu nahe kommt.

Denn anders als zu den Zeiten angenommen, da man sie „Fixsterne“ nannte, bewegen sich die Sterne. Und das nicht nur um das Zentrum der Milchstraße herum, sondern auch in Reaktion auf die Gravitation ihrer Nachbarn. Im Umkreis von 16 Lichtjahren um die Sonne sind rund fünfzig Sternsysteme bekannt, vierzig Prozent davon sind Doppel- oder Mehrfachsterne, und die meisten sind rote Zwerge, die auch den Löwenanteil aller Sterne im Universum stellen. Käme uns einer davon ausreichend nahe, dann könnte das durchaus die eingangs beschriebenen Folgen haben. Um die Erde von der Sonne zu lösen, müsste der Eindringling sie nicht einmal in einer Entfernung von der Größenordnung des Abstandes der Erde von der Sonne passieren wie in obiger Dystopie. Es würde schon reichen, wenn er den Bahnen der rund fünf- respektive zehnmal weiter entfernt kreisenden Schwergewichte Jupiter und Saturn eine ausreichend elliptische Form aufzwänge, so dass diese dann die Bahnen der inneren Planeten ruinieren. Das kann dann auch damit enden, dass die Erde in die Sonne fällt oder auch nur auf eine Bahn gerät, die sie näher an ihr Gestirn führt, als es eine Biosphäre aushält.

Ein Leben nach dem Rauswurf aus dem Sonnensystem

Dem wäre ein Rauswurf aus dem Sonnensystem dann schon vorzuziehen, würde dabei doch nicht alles Leben ausgelöscht. Zwar erhält die Erdoberfläche 99,97 Prozent ihrer Energie von der Sonne, doch mit den übrigen 0,03 Prozent, die aus der Hitze des Erdinneren aufsteigen, ließe sich eine Restbiosphäre noch jahrmilliardenlang durchbringen. Mikroben tief in der Erdkruste würden von der Katastrophe nichts mitbekommen und sogar länger existieren als auf einer Erde, die weiter ihre Kreise drehen darf, bis der Sonne in etwa 3,5 Milliarden Jahren der Saft so weit ausgeht und sie sich als Folge davon bis zur Erdbahn oder weiter aufbläht. Höheres Leben müsste sich auf einer von der Sonne losgeketteten Erde allerdings auf vulkanische Zonen beschränken, ähnlich den Krebsen und Röhrenwürmern, die sich an heiße Quellen in der Tiefsee angepasst haben. Denn die Erde ist so klein, dass ihre Meere ohne die Sonnenwärme trotz geothermaler Bodenheizung innerhalb von etwa einer Million Jahren komplett durchfrieren würden, außer eben in Vulkangebieten. Ein Planet von der Zusammensetzung der Erde könnte sich im interstellaren Raum nur dann eine halbwegs globale Schicht flüssigen Wassers unter dem Eispanzer bewahren, wenn er 3,5 Mal massenreicher wäre als unsere Heimat. Das Eis darüber wäre dann acht Kilometer dick. Dürfte die Erde bei ihrem Rausschmiss aus dem Sonnensystem allerdings ihren Mond behalten – und Modellrechnungen zeigen, dass die Chancen dafür besser sind als fifty-fifty –, dann wäre infolge der Gezeitenreibung noch etwas mehr Energie da, und die lebensfreundlichen geothermalen Areale wären größer, jedenfalls für ein paar hundert Millionen Jahre.

Eine andere Lebensform, die es sich auf einer sonnenlosen Erde sicherlich einrichten könnte, wäre der Mensch. Natürlich nicht alle acht Milliarden, aber ein paar Millionen könnten in unterirdischen Städten leben, versorgt mit geothermaler und nuklearer Energie. Ihre Welt gliche dann einem Raumschiff mit komplexen Lebenserhaltungssystemen und ihre Gesellschaftsordnung am ehesten der auf einem Kriegsschiff, genauer einem Atom-U-Boot, das niemals mehr auftaucht.

Künstlerische Darstellung des „Nancy Grace Roman Space Telescope“
Künstlerische Darstellung des „Nancy Grace Roman Space Telescope“ Bild: Nasa, GSFC

Zum Glück für alle, denen an ihren zivilen Freiheiten und der Möglichkeit zum Fensteröffnen liegt, spricht nicht viel dafür, dass die Welt, wie wir sie kennen, auf diese Weise endet. Der einzige stellare Nachbar, der dem Sonnensystem in astronomisch absehbarer Zeit nahekommen wird, ist der heute 62 Lichtjahre entfernte Zwergstern Gliese 710. In 1,28 Millionen Jahren wird er die Sonne im 14.000-Fachen des Abstandes Erde–Sonne passieren. Es ist möglich, dass er dabei die sogenannte Oort’sche Wolke stört, einen enormen Schwarm von Eisbrocken, der die Sonne weit jenseits des Pluto umgibt. Gliese 710 könnte so die Zahl solcher Brocken erhöhen, die immer mal wieder ins innere Sonnensystem gelangen und dort zu Kometen werden. Das wird dann auch das Einschlagsrisiko auf der Erde erhöhen – und was die dann möglichen Schäden angeht, sind Kometen nur unwesentlich harmloser als Asteroiden. Doch Desaster infolge vulkanischer Supereruptionen waren in der Erdgeschichte fünf- bis zehnmal häufiger als kosmische Einschläge vergleichbarer Heftigkeit.

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Tatsächlich dürfte in den mindestens 3,5 Milliarden Jahren, die es bereits Leben auf der Erde gibt, noch nie ein anderer Stern der Sonne bedenklich zu nahe gekommen sein. Davon zeugt die fast perfekte Kreisform der Bahn des äußersten Planeten Neptun. Seine exponierte Lage macht ihn besonders empfindlich für Schwerkrafteinflüsse vorbeiziehender Sterne. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein solcher die Exzentrizität der Neptunbahn innerhalb der nächsten 3,5 Milliarden Jahre verdoppelt, beziffern Laughlin und Adams mit eins zu einigen hundert. Das wird damit sehr viel eher passieren, als dass bis dahin die Erde aus ihrer Bahn geworfen wird. Denn die Chance dafür summiert sich in den Berechnungen der beiden Forscher auf etwa eins zu 50.000. Das ist zwar wahrscheinlicher als fünf Richtige im Lotto – aber in einer einzigen Ziehung während der gesamten 3,5 Milliarden Jahre, die einer astronomisch ungestörten Biosphäre bliebe.

Es ist daher nicht das mögliche Obdachlosenschicksal unserer Erde, das Wissenschaftler wie Przemek Mróz und seine Kollegen des OGLE-Projekts umtreibt, wenn sie mehr über ungebunden im All treibende Planeten wissen möchten und dafür von 2025 an auch ein neues Weltraumteleskop, das Nancy Grace Roman Space Telescope, hoffen einsetzen zu können. Vielmehr geht es um die Welten, die schon in früher Jugend aus ihrer stellaren Heimat vertrieben wurden. Ihre Zahl und Verteilung kann Auskunft darüber geben, wie gut unsere Theorien über die Entstehung von Planetensystemen sind, nicht zuletzt unseres eigenen. Es geht also viel weniger um das Ende der Erde als um ihren Anfang.

Quelle: F.A.S.
Autorenporträt / Rauchhaupt, Ulf von (UvR)
Ulf von Rauchhaupt
Verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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