WISSENSCHAFT UND BILDUNG


Astronomen finden im Orbit eines Sterns ungewöhnlichen Exoplaneten

Baku, 3. Juli, AZERTAC

Auf der Suche nach Exoplaneten - also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems - fanden Wissenschaftler schon die erstaunlichsten Gebilde im All. 55 Cancri e, der zu einem Drittel aus Diamanten besteht oder KELT-9b, der wärmste aller bisher entdeckten Exoplaneten mit einer Oberflächentemperatur von 4300 Grad Celsius sind nur zwei Beispiele dafür.

Vor einiger Zeit ist Astronomen wieder ein besonderer Fund gelungen. Zwischen September und Oktober 2018 untersuchte das Weltraumteleskop "TESS" der Nasa den Stern TOI-849. Er liegt etwa 730 Lichtjahre von der Erde entfernt und ist mit unserer Sonne vergleichbar. Wie sich bei einer Analyse des Sternenlichts herausstellte, kreiste ein Himmelskörper um ihn herum - ein Exoplanet. Ein winziger Unterschied in der Helligkeit hatte ihn verraten.

TOI 849 b, wie der Exoplanet heißt, war ein besonderes Geschöpf. Als sie ihn mit Instrumenten des La-Silla-Observatoriums der Europäischen Südsternwarte (Eso) in Chile genauer untersucht hatten, wunderten sie sich über seine Masse. Er ist ungefähr 40-mal schwerer als die Erde, sein Radius übertrifft unseren Heimatplaneten um den Faktor 3,4.

Es muss sich um einen Himmelskörper von großer Dichte handeln, schreiben die Forscher um David Armstrong von der britischen University of Warwick in einer Studie in der Fachzeitschrift "Nature". Vermutlich besteht der kompakte Körper, der ungefähr dieselbe Größe wie der Neptun in unserem Sonnensystem hat, aus Eisen, Gestein und Wasser, so Christoph Mordasini von der Universität Bern. Er hat den theoretischen Teil der Untersuchung geleitet.

Ein Jahr dauert auf TOI 849 b nur 18 Stunden - Am ungewöhnlichsten ist aber die Lage von TOI 849 b: Seine Umlaufbahn liegt dort, wo sie eigentlich gar nicht sein dürfte, nämlich in der sogenannten Neptun-Wüste. So bezeichnen Astronomen Regionen um einen Stern, in denen bisher keine Exoplaneten von Neptuns Masse oder größer gefunden wurden. TOI 849 b umkreist seinen Stern so dicht, dass auf seiner Oberfläche ungefähr 1500 Grad Celsius herrschen.

Ein Jahr, also die Zeit, die ein Planet für eine Umrundung seines Sterns benötigt, dauert auf dem Brocken nur 18 Stunden. Selbst Merkur, unser innerster Planet, braucht für einen Sonnenumlauf 88 Tage. "Planeten mit so einer Masse sehen wir normalerweise nicht in einer so nahen Umlaufbahn um einen Stern rotieren", schreibt Armstrong. Was also ist das Geheimnis von TOI 849 b?

Der Lösung näher kamen die Forscher durch zwei Elemente, die sie bei der Planetenzusammensetzung überraschend vermissten: Helium und Wasserstoff. Eigentlich sollte ein so massereicher Planet bei seiner Entstehung eine Atmosphäre mit großen Mengen dieser Substanzen ansammeln. Dafür würde die Gravitation sorgen. Aber bei TOI 849 b fanden sich keinerlei Spuren der beiden Gase.

Die Experten glauben deshalb, dass es sich bei TOI 849 b statt um einen vollständigen Planeten nur um einen freiliegenden Planetenkern handeln kann. Vermutlich hat der Kern mal zu einem Gasriesen gehört, dem seine luftige Hülle abhandenkam. Nach dem "Bern Model of Planet Formation and Evolution", das Mordasini entwickelte, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die TOI 849 b nackt machten:

Zunächst könnte er ungefähr die Größe des Jupiters besessen haben. Vielleicht geriet der Planet dann unter den Einfluss von heftigen Gezeitenkräften. Im All können Gravitationsfelder heftige Schäden anrichten und Planeten oder sogar ganze Galaxien durcheinanderwirbeln. Möglicherweise hat auch eine Kollision mit einem anderen Planeten TOI 849 b seiner Gasmassen beraubt.

Eine weitere Theorie besagt, dass der Planet gewissermaßen mit einem Geburtsschaden gehandicapt ist. Vielleicht war er nie ein intakter, großer Planet, der bei seiner Entstehung eine Atmosphäre bilden konnte. Vielleicht gab es zufällig eine kleine Lücke in der rotierenden Scheibe, die normalerweise aus Staub und Gas um einen Protostern herum Planeten entstehen lässt. "Es könnte sein, dass der Scheibe genau in dem Moment das Material ausging, in der eigentlich die Gas-Akkretion erfolgt, so Mordasini. Dann hätte TOI 849 b nur mit seinem schweren Kern dagestanden - ohne Gashülle.

Erster freiliegender Kern - "Unsere Entdeckung beweist, dass es solche Planeten gibt und wir sie aufspüren können", so Armstrong. Laut den Forschern ist es das erste Mal, dass ein vollständiger freiliegender Kern eines Gasriesen um einen Stern herum gefunden wurde. Trotz der großen Entfernung ermöglicht TOI 849 b Einblicke in das Innere von Planeten, die wir nicht einmal in unserem Sonnensystem gewinnen können. Vor allem über die Entstehung von Gasriesen erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse.

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