Es gibt eine Art Romantik im Universum, ich bin dein Begleitstern

Außerirdisches Planetensystem hat eine Jupiterwelt, die 99-mal größer ist als die Erde

Astronomen haben mit demselben Teleskop, das den ersten Exoplaneten um einen sonnenähnlichen Stern entdeckte, zwei Mini-Neptune und einen Super-Jupiter entdeckt.

Schematische Darstellung von Planeten, die im Planetensystem TOI-1736 einen sonnenähnlichen Stern umkreisen.

(Bildnachweis: Leandro de Almeida).

Astronomen haben zwei Planetensysteme entdeckt, deren Mittelpunkt sonnenähnliche Sterne sind. Beide Systeme enthalten Mini-Neptun-Planeten und eines davon beherbergt auch eine riesige „Super-Jupiter“-Welt. Alle diese Planeten besitzen eine um ein Vielfaches größere Masse als die Erde. Die Untersuchung dieser Systeme kann uns zu einem besseren Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Planeten um sonnenähnliche Sterne (auch „Solaranaloga“ genannt) verhelfen.

Astronauten entdeckten die beiden Planetensysteme mithilfe des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA und des 1,93-Meter-Teleskops am Observatorium Haute-Provence (OHP) in Südfrankreich. Das OHP-Teleskop hat eine lange Geschichte in der Entdeckung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, sogenannten „Exoplaneten“. Im Jahr 1995 entdeckten die Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz mit diesem Teleskop 51 Pegasi b, den ersten Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist.

Die beiden neu entdeckten Planetensysteme beherbergen mindestens drei Exoplaneten mit den Namen TOI-1736 b, TOI-1736 c und TOI-2141 b, die sich jeweils in einen Katalog von Exoplaneten einfügen, der seit Mitte der 1990er Jahre auf über 5.500 Einträge angewachsen ist.

„Wir berichten über die Entdeckung und Charakterisierung zweier Planetensysteme um die Sonnenanaloga TOI-1736 und TOI-2141 unter Verwendung von photometrischen TESS-Daten und spektroskopischen Daten, die vom SOPHIE-Instrument am 1,93-Meter-Teleskop OHP erhalten wurden“, schrieb der Hauptautor Guillaume Hébrard vom Institut für Astrophysik in Paris zusammen mit seinen Co-Autoren in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics. „Wir haben eine detaillierte spektroskopische Analyse dieser Systeme durchgeführt, um die genauen Radialgeschwindigkeiten und physikalischen Eigenschaften ihrer Wirtssterne zu ermitteln.“ „

TOI-2141: Ein Planetensystem um einen alten Stern

Das erste von Hebrard und seinen Kollegen entdeckte Planetensystem ist TOI-2141, das etwa 250 Lichtjahre von der Erde entfernt ist und einen Stern umkreist, der etwa so groß wie unsere Sonne ist, aber älter zu sein scheint. Wir wissen das, weil es dem Stern von TOI-2141 an chemischen Elementen mangelt, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind und als „Metalle“ bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu ist unsere 4,6 Milliarden Jahre alte Sonne reich an solchen Metallen. Das Team berechnete, dass der Anteil dieses Metallelements darauf schließen lässt, dass der neu untersuchte Stern etwa 7,5 Milliarden Jahre alt ist.

Der Planet in diesem System, TOI-2141 b, wurde entdeckt, als er vor der Oberfläche seines Muttersterns vorbeizog und dabei einen Teil des Lichts des Sterns blockierte, sodass der Stern im Sichtfeld des Teleskops schwach erschien. Das Team konnte feststellen, dass der Planet etwa dreimal so breit und etwa 24-mal so massereich wie die Erde ist, was ihn zu einem Mini-Neptun-Exoplaneten macht.

TOI-2141 b ist etwa 19,3 Millionen Kilometer von seinem Stern entfernt, also etwa 13 % der Entfernung der Erde von der Sonne. Das bedeutet, dass der Mini-Neptun etwa alle 18,3 Erdentage eine Umlaufbahn absolviert, eine Distanz, bei der seine Temperatur bei etwa 450 Grad Celsius bleibt.

Die Dichte des Planeten und seine hohe Oberflächentemperatur lassen darauf schließen, dass sein felsiger Kern von einer mit Wasserdampf gefüllten Atmosphäre umgeben ist. TOI-2141 b ist der einzige Planet, der bisher im TOI-2141-System entdeckt wurde, das Team hat jedoch die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dass andere kleinere Planeten diesen sonnenähnlichen Stern umkreisen.

Während das erste Planetensystem beeindruckend war, ist das zweite, das das Team entdeckte, noch einzigartiger.

Bizarr TOI-1736

TOI-1736 ist etwa 290 Lichtjahre von der Erde entfernt und noch ungewöhnlicher als TOI-2141. Auf den ersten Blick ist sein Mutterstern unscheinbar. Er ist etwa so alt wie die Sonne, etwa 4,9 Milliarden Jahre alt, und etwa so groß wie die Sonne, nur 15 % größer als die Sonne, und hat eine ähnliche Temperatur. Was das TOI-1736-System jedoch einzigartig macht, ist die Tatsache, dass sein Hauptstern einen zweiten, kleineren Begleitstern hat, was es zu einem Doppelsternsystem macht.

Massereiche Sterne kommen häufig in Doppelsternsystemen vor, doch bei Sternen von der Größe der Sonne ist diese Form der Doppelsternexistenz relativ selten: Nur etwa 44 % der sonnenähnlichen Sterne haben einen Begleitstern. Noch seltsamer ist, dass der Begleiter von TOI-1736 so weit von seinem Hauptstern entfernt ist, dass die vom Team entdeckten Exoplaneten tatsächlich nur den Hauptstern des Systems umkreisen.

Genauer gesagt entdeckten Hebrard und seine Kollegen zwei Planeten in diesem bizarren Sternensystem. Der erste ist ein weiterer Mini-Neptun, etwa 2,5-mal breiter als die Erde und 13-mal massereicher. Der Planet mit der Bezeichnung TOI-1736 b umkreist seinen Stern in einer Entfernung von nur 6,5 Millionen Meilen, also etwa 7 Prozent der Entfernung zwischen Erde und Sonne, und vollendet eine Umlaufbahn in etwa 7,1 Erdentagen. Aufgrund der Nähe von TOI-1736 b zu seinem Stern beträgt seine Temperatur etwa 800 Grad Celsius.

Der zweite Planet des Systems, TOI-1736 c, ist ein sogenannter „Super-Jupiter“ mit einer Masse von etwa 2.800 Erdmassen und einer Breite von etwa neunmal so groß wie die des Jupiters und erstaunlichen 99-mal so groß wie die Erde.

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TOI-1736 c ist etwa 128 Millionen Meilen von seinem Stern entfernt, etwa das 1,3-fache der Entfernung zwischen Erde und Sonne, was bedeutet, dass er etwa alle 570 Erdentage eine Umlaufbahn vollendet. Durch diese Entfernung befindet sich der Planet auch in der bewohnbaren Zone seines Muttersterns – der Entfernung, in der Wasser in flüssiger Form existieren kann. TOI-1736 c ist ein Gasriese und hat daher keine feste Oberfläche. Er könnte aber Monde mit flüssigem Wasser auf der Oberfläche haben – und diese dadurch vielleicht bewohnbar machen?

Die Antworten auf diese Fragen werden sich mit der Zeit offenbaren. In der Zwischenzeit hält das Team Ausschau nach Anzeichen dafür, dass TOI-1736 einen dritten Planeten enthalten könnte. Sie planen, diesem Hinweis bald mit dem SOPHIE-Spektrometer am OHP nachzugehen.

VON: Robert Lea

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