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Stern lässt nahen Planeten verdampfen

Astronomen standen lange vor einem Rätsel: Warum gibt es keine mittelgrossen Planeten nahe bei Sternen? Forschende der Uni Genf haben Hinweise auf eine Antwort gefunden: Ein solcher Planet verliert durch seinen Zentralstern rasant an Masse.

13.12.2018 / 16:00 / von: sda
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Würden Angler nur grosse und kleine, aber keine mittelgrossen Fische fangen, würden sie sich ganz schön wundern. Vor einem ähnlichen Enigma stehen Astronomen, wie die Universität Genf am Donnerstag in einer Mitteilung schrieb.

Planeten, die sich nahe bei ihrem Stern befinden und deshalb als "heiss" bezeichnet werden, scheinen unter den bisher bekannten Exoplaneten kaum in mittlerer Grösse vorzukommen, also etwa in der Grösse des Planeten Neptun. Grössere "heisse Jupiter" und kleinere "heisse Supererden" gibt es hingegen zuhauf.

Die Forschenden um Vincent Bourrier von der Uni Genf sind nun einer möglichen Erklärung für das Fehlen der "heissen Neptune" auf der Spur. Im Fachblatt "Astronomy & Astrophyics" berichten sie von einem "warmen Neptun", der also ein bisschen weiter weg von seinem Zentralstern liegt. Durch die Strahlung seines Sterns verliert dieser Planet rasant Wasserstoff aus seiner Atmosphäre. Zu diesem Schluss kamen die Forscher mithilfe von Beobachtungen durch das Hubble-Weltraumteleskop.

Dieser Planet namens GJ 3470b ist 97 Lichtjahre von der Erde entfernt und nicht der erste dieser Art: Vor einigen Jahren entdeckte das gleiche Forschungsteam bereits einen anderen verdampfenden "warmen Neptun". Also einen Planeten in Neptungrösse am Rande der Zone, in der "Neptune" offenbar nicht existieren, und der ebenfalls an Wasserstoff verlor.

Ein Drittel an Masse verloren

Beide Planeten, um die es geht, sind rund 3,7 Millionen Kilometer von ihrem Stern entfernt - weniger als ein Zehntel der Distanz des sonnennächsten Planeten Merkur zur Sonne. GJ 3470b umkreist aber einen deutlich jüngeren und energetischeren Stern als der andere "warme Neptun". Das führt dazu, dass GJ3470b rund 100 mal schneller an Wasserstoff verliert als sein zuvor beschriebener Artgenosse.

"Das ist das erste Mal, dass ein Planet beobachtet wurde, der seine Atmosphäre so schnell verliert, dass dies seine Evolution beeinflussen kann", erklärte Bourrier gemäss der Mitteilung der Uni Genf. Er und seine Kollegen vermuten, dass GJ 3470b bereits mehr als ein Drittel seiner Masse verloren hat.

Die Entdeckung der verdampfenden "warmen Neptune" stützt die Theorie, dass die "heissen Neptune" - also jene näher bei den Sternen - entweder schrumpften oder sogar komplett erodierten, bis nur noch ihre Planetenkerne aus Gestein übrig blieben.

"Das könnte erklären, warum eine Vielzahl an Supererden entdeckt wurde", sagte Studienautor David Ehrenreich von der Uni Genf. Als Supererden bezeichnen Forschende Planeten, die etwas grösser sind als die Erde, aber deren Durchmesser nicht das 1,5-fache des Erddurchmesser überschreitet.

Weiteres Suchfeld dank Helium

Um diese Theorie der verdampften Neptune jedoch weiter zu prüfen, sei es nötig, weitere Planeten dieser Grössenordnung zu studieren, die sich möglichst nah an ihrem Zentralstern befinden, schrieb die Uni Genf. Die Beobachtung von Wasserstoff funktioniert jedoch leider nur bis zu einer Distanz von 150 Lichtjahren von der Erde, weil darüber hinaus interstellare Gase die Analyse stören.

Abhilfe schaffen könnte die Beobachtung von Helium in der Atmosphäre von Exoplaneten mithilfe des Hubble-Nachfolgers, dem James-Webb-Weltraumteleskops: Die Strahlung von Helium im Infrarotbereich durchdringt das interstellare Medium. So erweitere sich das Suchfeld, sagte Bourrier.