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Hat dieser Stern seine Planeten verschluckt?
Chemischer Ausreißer im Doppelstern: Obwohl die beiden Sterne von HD 81809 wahrscheinlich gemeinsam entstanden sind, unterscheiden sich ihre Oberflächen auffällig. Neue Sternmodelle zeigen, dass HD 81809B spät in seiner Entwicklung 25 bis 75 Erdmassen an schweren Elementen aufgenommen haben könnte. Doch beim Lithium bleibt ein entscheidender Widerspruch.
Kongens Lyngby (Dänemark). Doppelsterne sind für Astronomen besonders wertvolle Vergleichsobjekte. Entstehen beide Komponenten aus derselben Molekülwolke, sollten sie dasselbe Alter und anfangs nahezu dieselbe chemische Zusammensetzung besitzen. Spätere Unterschiede können deshalb verraten, wie innere Mischprozesse oder äußere Ereignisse einen Stern verändert haben.
Genau das macht HD 81809 rätselhaft. Das System besteht aus zwei sonnenähnlichen G-Sternen, von denen HD 81809A bereits ein Unterriese ist, während HD 81809B noch auf der Hauptreihe steht. Frühere Messungen ergaben für A einen Eisengehalt von [Fe/H] = -0,57, für B dagegen einen annähernd solaren Wert von [Fe/H] = 0,00. Die Differenz von rund 0,57 dex ist deutlich größer als die etwa 0,1 bis 0,2 dex, die übliche Transportprozesse im Stern erklären können.
Forscher der Technical University of Denmark (DTU) um Nuno Moedas haben nun geprüft, ob eine späte Aufnahme von planetarem Material den ungewöhnlich metallreichen Stern B erklären kann. Dazu verwendete das Team den Sternentwicklungscode Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA) und ließ HD 81809B in verschiedenen Szenarien Material unterschiedlicher Masse und Zusammensetzung aufnehmen. Als Ausgangspunkt diente ein Modell, in dem beide Sterne gemeinsam entstanden und das System etwa 10,7 Milliarden Jahre alt ist.
Die Rechnungen zeigen einen starken Zeiteffekt. Geschieht die Aufnahme früh in der Sternentwicklung, wird das fremde Material in einer großen Hülle stark verdünnt. Je nach berücksichtigtem Mischprozess steigt der Bedarf in frühen Szenarien auf etwa 150 bis mehr als 250 Erdmassen an schweren Elementen. Eine späte Aufnahme nahe dem heutigen Alter des Sterns kommt dagegen mit wesentlich weniger Material aus.
Je nach Modell reichen bei einem späten Ereignis ungefähr 25 bis 75 Erdmassen an Metallen aus, um den beobachteten Eisengehalt zu reproduzieren. In den Schlussrechnungen liegt ein typischer Wert bei rund 50 Erdmassen. Gemeint ist dabei nicht zwingend die Gesamtmasse eines verschluckten Planeten, sondern vor allem die Masse seiner schweren Elemente. Wasserstoff und Helium verändern die chemische Signatur der Sternoberfläche in den getesteten planetaren Größenordnungen nur wenig.
Eine solche Metallmenge ist groß, aber nicht grundsätzlich unrealistisch. Modelle massereicher Gasplaneten erlauben felsige oder metallreiche Kerne mit mehreren Dutzend Erdmassen. HD 81809B könnte daher metallreiches Material in der Größenordnung eines massereichen Planetenkerns aufgenommen haben. Welche Art von planetarem Körper dafür infrage kommt, lässt sich aus der heutigen Oberfläche allein nicht bestimmen.
Auch die Temperatur spricht nicht gegen das Szenario. Die zusätzliche Metallfracht erhöht in den Modellen die Opazität und verschiebt die berechnete effektive Temperatur näher an den beobachteten Wert. Entscheidend bleibt jedoch, dass die Rechnungen eine mögliche Entwicklungsgeschichte testen. Sie belegen nicht, dass ein bestimmter Planet tatsächlich in den Stern gestürzt ist.
Das größte Problem ist Lithium. HD 81809B besitzt ungewöhnlich viel davon, doch dieselben Modelle, die den Eisengehalt treffen, reichern seine Oberfläche mit zu viel Lithium an. Selbst thermohaline Durchmischung, die das frisch eingetragene Material innerhalb von ungefähr 200 Millionen Jahren stärker verteilt, löst den Widerspruch nicht. Für die beobachtete Lithiummenge dürfte der Stern in den Modellrechnungen weniger als sechs Erdmassen aufnehmen.
Auch eine chemische Mischung nach dem Vorbild von CI-Chondriten, also besonders ursprünglichem Meteoritenmaterial des Sonnensystems, b