Neue Berechnungen zum langfristigen Schicksal unseres Sonnensystems stellen bisherige Annahmen infrage. Forschende kommen zu dem Ergebnis, dass Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun bereits rund eine Milliarde Jahre nach dem Ende der Sonne als normaler Stern in chaotische Bahnen geraten könnten – wesentlich früher, als frühere Modelle vermuten ließen.
Neue Berechnungen verändern den Blick auf das Ende des Sonnensystems
Bisherige Modelle gingen davon aus, dass die Bahnen der großen äußeren Planeten über extrem lange Zeiträume stabil bleiben könnten. Teilweise wurde ihre Lebensdauer auf Zeitspannen geschätzt, die das heutige Alter des Universums um ein Vielfaches übersteigen.
Forschende des California Institute of Technology (Caltech) untersuchten nun genauer, wie sich das langsame Sterben der Sonne auf Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun auswirken könnte.
Im Mittelpunkt steht dabei der Masseverlust der Sonne. Lange wurde angenommen, dass unser Zentralstern seine Masse während seiner Entwicklung zum Roten Riesen und anschließend zum Weißen Zwerg vergleichsweise gleichmäßig verliert.
Die neue Untersuchung deutet jedoch darauf hin, dass dieser Prozess deutlich unregelmäßiger verlaufen könnte.
Erde, Venus und Merkur werden voraussichtlich verschwinden
Die Sonne ist heute etwa 4,6 Milliarden Jahre alt. Nach gängigen astronomischen Modellen dürfte sie noch ungefähr fünf Milliarden Jahre in ihrer derzeitigen Entwicklungsphase verbringen.
Danach wird sie sich zu einem Roten Riesen aufblähen. Dabei dürften die inneren Bereiche des Sonnensystems grundlegend verändert werden.
Merkur, Venus und die Erde werden voraussichtlich nicht überleben. Die expandierende Sonne dürfte diese Planeten verschlingen. Mars befindet sich weiter außen und könnte diese Entwicklungsphase zunächst überstehen.
Äußere Planeten bewegen sich weiter nach außen
Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun galten bislang als vergleichsweise sichere Überlebende dieses Prozesses.
Wenn die Sonne einen erheblichen Teil ihrer Masse verliert, nimmt ihre gravitative Anziehungskraft ab. Dadurch verändern sich auch die Umlaufbahnen der verbleibenden Planeten. Frühere Untersuchungen gingen davon aus, dass sich die Bahnen der äußeren Planeten erheblich ausweiten könnten.
Langfristig könnten vorbeiziehende Sterne das System zusätzlich destabilisieren. Für einen solchen Zerfall wurden bislang Zeiträume von mehreren zehn Milliarden Jahren oder sogar erheblich länger diskutiert.
Die neuen Berechnungen zeichnen nun ein anderes Bild.
Unregelmäßiger Masseverlust könnte Planetenbahnen destabilisieren
Nach der neuen Studie könnte der Masseverlust der Sonne nicht als vollkommen gleichmäßiger Prozess ablaufen. Stattdessen rechnen die Forschenden mit zufälligen und vergleichsweise heftigen Veränderungen, die als „stochastische Stöße“ beschrieben werden.
Diese Schwankungen könnten einen entscheidenden Einfluss auf die langfristige Stabilität der Planetenbahnen haben.
Nach dem Ende ihrer Phase als Roter Riese entwickelt sich die Sonne zu einem Weißen Zwerg. Dabei bleibt ein kompakter Sternrest zurück, während ein erheblicher Teil der ursprünglichen Sonnenmasse verloren gegangen ist.
Den Berechnungen zufolge könnten die Umlaufbahnen der vier äußeren Planeten bereits etwa eine Milliarde Jahre nach dieser Entwicklungsphase instabil werden.
Planeten könnten aus dem Sonnensystem geschleudert werden
Eine solche Instabilität bedeutet nicht, dass alle Planeten gleichzeitig verschwinden. Vielmehr könnten ihre gegenseitigen gravitativen Wechselwirkungen zunehmend chaotisch werden.
Dadurch wären enge Begegnungen zwischen Planeten möglich. Im extremen Fall könnten einzelne Himmelskörper vollständig aus dem Sonnensystem herausgeschleudert werden.
Damit würde das heute vertraute Planetensystem endgültig auseinanderbrechen.
Supercomputer simulieren Milliarden Jahre kosmischer Entwicklung
Für ihre Untersuchung erstellten die Forschenden ein virtuelles Modell aus Sonne, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Anschließend führten sie mit Hochleistungs-Supercomputern Hunderte numerische N-Körper-Simulationen durch. Dabei werden die gegenseitigen Gravitationskräfte mehrerer Himmelskörper mathematisch berechnet und ihre Bewegungen über sehr lange Zeiträume verfolgt.
Die Simulationen ermöglichten es, die Entwicklung der Planetenbahnen über Milliarden Jahre hinweg nachzustellen. Nach Angaben zur Studie kamen dabei keine KI-Werkzeuge zum Einsatz.
Gerade die Berücksichtigung eines unregelmäßigen Masseverlusts der alternden Sonne unterscheidet die neuen Berechnungen von vielen früheren Modellen.
Kosmisches Ende bleibt dennoch unvorstellbar weit entfernt
Für die Erde und die heutige Menschheit haben die Ergebnisse keine unmittelbare Bedeutung. Alle beschriebenen Veränderungen liegen Milliarden Jahre in der Zukunft.
Dennoch liefern die Simulationen neue Hinweise darauf, wie empfindlich selbst ein scheinbar stabiles Planetensystem auf langfristige Veränderungen seines Zentralsterns reagieren kann.
Sollten sich die Berechnungen bestätigen, könnten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun deutlich früher aus ihrer heutigen Ordnung geraten als bislang angenommen. Das endgültige Schicksal unseres Sonnensystems wäre damit zwar weiterhin unvorstellbar weit entfernt – aber möglicherweise längst nicht so fern, wie ältere Modelle vermuten ließen.