Exoplanet entdeckt, der zu massereich für seinen Stern ist
Wie viel wissen wir wirklich über das Universum? Nicht sehr viel, wie ein internationales Wissenschaftsteam erst kürzlich bestätigte. Im Rahmen der teilweise durch das EU-finanzierte Projekt N-GINE unterstützten Forschungsarbeit entdeckte das Team einen massereichen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, der einen ultrakühlen Zwergstern der Spektralklasse M umkreist, der eigentlich zu klein für einen solchen Planeten sein sollte. Die Ergebnisse der Forschenden wurden in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht. Planeten bilden sich in protoplanetaren Scheiben aus Gas und Staub, die neu entstandene Sterne umgeben. Wie groß diese Planeten werden können, hängt von der Menge des Materials in der Scheibe ab. Auf der Grundlage früherer Beobachtungen protoplanetarer Scheiben waren die Forschenden zu dem Schluss gekommen, dass die relativ geringe Gas- und Staubmasse, die massearme Rote Zwergsterne umgibt, die Bildung von Planeten, die viel massereicher als die Erde sind, weitgehend ausschließt. Die jüngste Entdeckung des Forschungsteams stellt diese Theorie nun jedoch in Frage. Astrophysikalisch kam die Spektroskopie im nahen Infrarot zum Einsatz, um LHS 3154 zu beobachten, einen ultrakühlen Zwergstern, der etwa 51 Lichtjahre von der Erde entfernt ist und neunmal weniger Masse als die Sonne hat. LHS 3154 wird alle 3,7 Tage von einem Planeten mit mindestens 13 Erdmassen umkreist, was fast der Masse des Neptuns entspricht. Das Massenverhältnis zwischen Planet und Stern ist etwa einhundertmal größer als das zwischen Erde und Sonne. Erstmalig wurde ein dermaßen massereicher Planet gefunden, der einen Stern mit derart geringer Masse umkreist: Diese Entdeckung widerspricht den gängigen Modellen der Planetenbildung.
Entstehungstheorien erneut überprüfen
„Es wird erwartet, dass die planetare Scheibe um den massearmen Stern LHS 3154 nicht genügend feste Masse aufweist, um diesen Planeten zu bilden“, erklärt der Mitautor der Studie, Prof. Suvrath Mahadevan von der Pennsylvania State University (Penn State) in den Vereinigten Staaten, in einer „EurekAlert!“-Pressemitteilung. „Aber es existiert da draußen, also müssen wir jetzt unser Verständnis, wie Planeten und Sterne entstehen, überprüfen.“ Der Exoplanet wurde mittels eines astronomischen Spektrografen mit der Bezeichnung Habitable Zone Planet Finder (HPF) entdeckt. Das Instrument wurde entwickelt, um potenziell bewohnbare Exoplaneten aufzuspüren, die kühle Sterne umkreisen und auf deren Oberfläche flüssiges Wasser vorhanden sein könnte. „Auf der Grundlage der aktuellen Durchmusterungsarbeiten mit dem HPF und weiteren Instrumenten ist ein Objekt wie das von uns entdeckte wahrscheinlich extrem selten, sodass seine Entdeckung wirklich aufregend war“, bemerkt Mitautorin Megan Delamer, die Doktorandin an der Penn State University ist. „Unsere derzeitigen Theorien der Planetenentstehung können das, was wir sehen, kaum erklären.“ Nach den Berechnungen des Teams würde der schwere Planetenkern des Exoplaneten eine größere Menge an festem Material in der protoplanetaren Scheibe erfordern, als die verfügbaren Modelle vermuten lassen. Mithilfe von Simulationen konnten die Forschenden zeigen, dass die Existenz des Planeten erklärt werden könnte, wenn die protoplanetare Scheibe des Wirtssterns zehnmal massereicher als beobachtet wäre. „Unsere Entdeckung ist ein extremer Testfall für alle bestehenden Planetenentstehungstheorien“, stellt Prof. Mahadevan fest. Das Fünfjahresprojekt N-GINE (Next-Generation of Interior models of (Exo)planets: Studying the interior structure of giant planets and its effect on their evolution, atmospheres and observations) endet 2028. Weitere Informationen: Projekt N-GINE
Schlüsselbegriffe
N-GINE, Planet, Exoplanet, Zwergstern, LHS 3154, protoplanetare Scheibe, massearmer Stern