Seit Jahren rätseln Astronomen darüber, warum eigentlich Sonnen, die von Planeten umkreist werden, metallreicher zu sein scheinen als Sterne ohne Planeten. Jetzt gibt es eine verblüffend einfache Antwort: Schuld sind die Planeten selbst, die während ihrer Entstehung die Atmosphäre ihrer Sonne verschmutzen.

Sonnen, um die Planeten kreisen, sind metallreicher als Sterne ohne Planeten. Bild: NASA, ESA und G. Bacon (STScI)

Einige Jahre nach der Entdeckung der ersten extrasolaren Planeten, stießen Astronomen auf einen merkwürdigen Zusammenhang: Planeten scheinen deutlich häufiger um Sterne zu finden zu sein, die einen relativ hohen Anteil an Eisen haben. So haben beispielsweise Sonnen, um die Planeten kreisen, einen doppelt so hohen Anteil an schweren Elementen wie Sterne, die nicht von Planeten umrundet werden.

Doch was hat das zu bedeuten? Bildeten sich Planeten bevorzugt um Sonnen mit einem hohen Anteil an schweren Elementen oder waren gerade die Planeten der Grund dafür, dass sich die beobachteten Stoffe an der Oberfläche der Sterne sammelten? Im ersten Fall müssten die Sonnen durch und durch metallreicher sein als andere Sterne ohne Planeten. Im zweiten Fall wäre alles nur ein oberflächliches Phänomen, da Material aus dem Planetensystem auf den Stern hinab geregnet ist und die Atmosphäre verschmutzt hat.

Doch wie sollte man diese Fragen klären? Die Spektren, die Astronomen von Sternen aufnehmen, geben gerade Auskunft über die Stoffe auf der Oberfläche der fernen Sonnen. Ob es sich dabei nur um eine Verschmutzung handelt, ist nicht zu erkennen. Um etwas mehr Licht in diese Frage zu bringen, schaute sich eine Gruppe von Astronomen nun Rote Riesensterne an, die anders als die hauptsächlich untersuchten Zwergsterne schon ihren Wasserstoffvorrat im Inneren verbraucht haben und deutlich größer und kühler sind. Auch unsere Sonnen, zur Zeit noch ein Zwergstern, wird sich in einigen Milliarden Jahren zu einem solchen Riesenstern aufblähen.

Bei der Untersuchung von 14 Riesensternen, um die man Planeten gefunden hat, stellten die Wissenschaftler fest, dass es hier eine deutlich andere Verteilung gab als bei den normalen Sonnen mit Planeten. "Entwickelte Sterne sind nicht metallreicher - auch wenn sie über Planeten verfügen", fasst Luca Pasquini von der Europäischen Südsternwarte ESO die Ergebnisse zusammen. "Die Besonderheiten von Sonnen, die von Planeten umkreist werden, scheinen also zu verschwinden, wenn sie älter werden und sich aufblähen."

Die Astronomen vermuten, dass der Grund hierfür in der unterschiedlichen Struktur der beiden Sternentypen liegt: Rote Riesen haben in ihrem Inneren im Vergleich zu normalen Sternen eine riesige Zone, in der das Gas komplett durchmischt ist. Material, das auf die Oberfläche eines Roten Riesens herabregnet, würde sehr schnell durch die Mischungsvorgänge verdünnt und wäre kaum noch nachweisbar.

"Die einfachste Erklärung ist tatsächlich, dass sonnenähnliche Sterne deswegen so metallreich erscheinen, weil sie Verschmutzungen in ihrer Atmosphäre haben", meint auch Artie Hatzes, Direktor der Landessternwarte in Thüringen, wo einige Beobachtungen gemacht wurden.

In der Entstehungsphase eines Sonnensystems ist der Stern von einer sogenannten protoplanetaren Scheibe umgeben, in der die Planeten entstehen. Einiges Material daraus stürzt auf die junge Sonne und verunreinigt deren Atmosphäre. Bläht sich diese Sonne dann später zu einem Riesenstern auf, werden diese Verunreinigungen so verdünnt, dass sie nicht mehr nachzuweisen sind. "Das ist in etwa so wie bei Tiramisu oder Capuccino", meint Pasquini, "das Kakaopulver ist nur eine dünne Schicht ganz oben auf."

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