Der „flauschigste Planet aller Zeiten“ sieht aus wie Zuckerwatte!

Marshmallow-Planet auf einem Katzenzwerg: eine skurrile und entzückende Entdeckung

Gasriese mit geringer Dichte in einer roten Zwerggalaxie: Das Entstehungsrätsel von TOI-3757 b gelöst

Astronomen haben einen Gasriesenplaneten mit der Dichte eines Marshmallows entdeckt, der einen kühlen roten Zwergstern 580 Lichtjahre von der Erde entfernt umkreist. Dieser jupiterähnliche Exoplanet ist der Planet mit der geringsten Dichte, der jemals im Orbit eines roten Zwergsterns beobachtet wurde.

Rote Zwerge sind die kleinsten und dunkelsten Sterne. In ihrem Kern wandeln sie durch Kernfusion Wasserstoff in Helium um. Dabei handelt es sich um ein Stadium im Lebenszyklus eines Sterns, das Astronomen als „Hauptreihe“ bezeichnen. Obwohl sie viel kühler als die Sonne sind, sind Rote Zwerge dafür bekannt, dass sie extrem aktiv sind und starke Strahlungsausbrüche aussenden können, die in der Lage sind, die Atmosphäre jedes Planeten in ihrer Umlaufbahn zu zerstören.

Diese heftigen Ausbrüche machen Systeme roter Zwerge zu einem unwahrscheinlichen und unwirtlichen Ort für die Suche nach aufgeblähten Exoplaneten wie dem neu entdeckten TOI-3757 b. Der Planet ist seinem roten Zwergstern so nahe, dass er eine Umlaufbahn in nur 3,5 Erdentagen vollendet, 25-mal schneller als Merkur, der sonnennächste Planet. Sein Durchmesser ist mit etwa 100.000 Meilen (150.000 Kilometern) etwas größer als der des Jupiters, des größten Planeten unseres Sonnensystems.

„Man ging traditionell davon aus, dass die Entstehung von Riesenplaneten um Rote Zwerge schwierig ist“, sagte Studienleiter Shubham Kanodia, ein Astronom an der Carnegie Institution for Science in Washington, D.C., in einer Erklärung des NOIRLab der National Science Foundation. (NOIRLab ist für einige der in dieser Studie verwendeten Teleskope verantwortlich)

„Bis jetzt haben wir dieses Phänomen nur bei einer kleinen Auswahl von Doppler-Untersuchungen beobachtet, bei denen normalerweise Riesenplaneten entdeckt werden, die viel weiter von diesen roten Zwergen entfernt sind“, sagte er. „Bis jetzt hatten wir nicht genügend Planeten, um Gasplaneten in der Nähe von Roten Zwergen auf zuverlässige Weise zu entdecken.“

Kanodia und seine Kollegen glauben, dass sie möglicherweise erklären können, wie sich unter derart widrigen und extremen Bedingungen Gasriesen mit geringer Dichte bilden. Sie gehen davon aus, dass die geringe Dichte von TOI-3757 b auf zwei Hauptfaktoren zurückzuführen ist.

Der erste hat mit der Entstehung von Gasriesen zu tun: Sie beginnen mit einem massiven Gesteinskern, der etwa zehnmal so groß ist wie die Masse der Erde, und ziehen schnell große Mengen umgebenden Gases an, wodurch eine jupiterähnliche Form entsteht.

Das Forschungsteam glaubt, dass die geringere Häufigkeit schwerer Elemente in dem roten Zwergstern, den TOI-3757 b umkreist, bedeutet, dass sich der felsige Kern dieses speziellen Exoplaneten möglicherweise langsamer gebildet hat. Dies würde die Ansammlung von Gas im Gesteinskern verzögern und sich auf die Gesamtdichte von TOI-3757 b auswirken.

Zweitens gehen Astronomen davon aus, dass die Umlaufbahn von TOI-3757 b leicht elliptisch ist, ähnlich einem abgeflachten Kreis, sodass er manchmal näher an seinem Roten Zwerg vorbeizieht. Diese große Nähe würde zu einer Überhitzung des Planeten und damit zu einer Ausdehnung seiner Atmosphäre führen.

TOI-3757 b wurde ursprünglich von der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS)-Mission der NASA entdeckt, die Exoplaneten durch die Beobachtung der winzigen Lichtabfälle aufspürt, die durch Planeten verursacht werden, wenn diese die Oberfläche eines Sterns passieren. Kanodia und sein Team verfolgten diese erste Entdeckung anschließend mithilfe einer Reihe bodengestützter Instrumente weiter.

Durch TESS-Beobachtungen wurde der Durchmesser von TOI-3757 b ermittelt, während Wissenschaftler Instrumente am Kitt Peak National Observatory in Arizona und am McDonald Observatory in Texas nutzten, um die Radialgeschwindigkeit des Exoplaneten zu messen, also wie schnell er sich entlang der Sichtlinie bewegt. Aus diesen Ergebnissen errechneten die Astronomen, dass die Masse des Planeten etwa ein Viertel der Jupitermasse oder etwa das 85-fache der Erdmasse beträgt.

Aufgrund der Kenntnis des Durchmessers und der Masse von TOI-3757 b konnte das Team die Dichte des Gasriesen auf etwa 0,6 Unzen (17 Gramm) pro Kubikfuß berechnen. Daraus lässt sich berechnen, dass TOI-3757 b eine Dichte von weniger als der Hälfte von Saturn hat, dem Planeten mit der geringsten Dichte im Sonnensystem, während seine Dichte etwa einem Viertel der von Wasser entspricht.

Dies bedeutet, dass der Exoplanet eine ähnliche Dichte wie ein Marshmallow hat, und wenn es eine Badewanne gäbe, die groß genug wäre, um den Riesenplaneten aufzunehmen, würde er auf dem Wasser schwimmen.

Das Forschungsteam hofft, mit dem James Webb Space Telescope (JWST) die besondere Atmosphäre dieses aufgeblähten Exoplaneten weiter untersuchen und nach ähnlichen Planeten in anderen Sternensystemen suchen zu können.

„Eines unserer Ziele bei der Erforschung der Planetenentstehung ist die Entdeckung weiterer dieser Riesenplanetensysteme, von denen man einst dachte, sie seien in der Umgebung roter Zwerge äußerst selten“, so Kanodia abschließend.

Die Ergebnisse des Teams wurden im Astrophysical Journal veröffentlicht.

VON: Robert Lea

FY: Marshmallow Planet

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