Turnaround in der Exoplaneten-Forschung

Bild: ESO/L. Calçada

Anfang dieser Woche haben Wissenschaftler die Entdeckung neun neuer Exoplaneten mithilfe der Transit-Methode bekannt gegeben

Astronomen Entdecken unerwartetes Rotationsverhalten bei Jupiter-ähnlichen Exoplaneten

Beim Vergleich dieser Forschungsergebnisse mit den Daten früherer Beobachtungen haben sich allerdings interessante Auffälligkeiten gezeigt: Sechs Planeten umkreisen ihr Zentralgestirn in entgegen gesetzter Richtung zu dessen Rotation. Diese Forschungsergebnisse wurden vergangenen Dienstag in einem Paper von Andrew Collier Cameron (University of St. Andrews) beim RAS National Astronomy Meeting in Glasgow vorgestellt.

Das Rotationsverhalten der neu entdeckten Exoplaneten ist das genaue Gegenteil der Planetenbewegung in unserem Sonnensystem. Die Entdeckung ermöglicht und erfordert neue Theorien über die Planetenentstehung. Darüber hinaus zeigte sich bei den Beobachtungen, dass Sonnensysteme mit Planeten, die der Klasse Heißer Jupiter angehören, gewöhnlich keine erdähnlichen Planeten besitzen. "Wir haben damit eine Bombe auf das Schlachtfeld der Planetenforschung abgeworfen", scherzt Amaury Triaud, ein Doktorand am Genfer Observatorium, der zusammen mit Andrew Cameron und Didier Queloz einen Hauptteil der Beobachtungen angestellt hat. "Unsere neuen Entdeckungen stellen das konventionelle Wissen über Planeten, also dass sie ihren Stern immer in derselben Richtung umkreisen, in der dieser Stern rotiert, infrage." Planeten entstehen aus der Staub- und Gas-Scheibe, die einen noch jungen Stern umkreist. Diese Proto-Planeten rotieren daher in der selben Richtung wie der Stern und bis jetzt erwartete man auch, dass solche Planeten den Stern mehr oder weniger auf der selben Ebene umkreisen und zwar in derselben Richtung, in der der Stern selbst rotiert - also eben so wie in unserem Son nensystem.

ESO 3,6-m Teleskop, La Silla Observatorium. Bild: ESO

Nach der erstmaligen Entdeckung dieser Transit-Objekten im Rahmen des Wide Angel Search for Planets (WASP) haben die Astronomen nun deren planetarische Eigenschaften ermittelt - mithilfe der HARPS- und CORALIE-Spektrographen des 3,6-Meter ESO-Teleskops und des Schweizerischen Euler-Teleskops in La Silla (Chile), des SOPHIE-Spektrographen am Observatoire de Haute-Provence und des FIES-Spektrographen des Nordic Optical Telescopes in La Palma (auf den kanarischen Inseln). Als die Astronomen diese Daten mit denen früherer Beobachtungen verglichen, stellten sie den Unterschied in der Rotationsrichtung bei mehr als der Hälfte der untersuchten "Heißen Jupiter" fest. Sechs der Exoplaneten rotieren sogar retrograd - das heißt, sie umkreisen ihr Zentralgestirn in der "falschen" Richtung.

Im Rahmen von WASP entdeckte Exoplaneten. Bild: ESO/A. C. Cameron

Seit vor 15 Jahren die ersten Exoplaneten der Klasse "Heißer Jupiter" entdeckt wurden, wird um ihren Ursprung gerätselt. Bei diesen Planeten ist die Masse mindestens so groß wie die unseres Jupiters (daher ihre Bezeichnung), sie umkreisen ihren Stern jedoch in viel größerer Nähe und werden deshalb von ihm auf mehrere hundert bis 2000 Kelvin aufgeheizt. Der Kern solcher Planeten besteht wahrscheinlich aus Gestein und Eispartikeln - die jedoch nur nur in kälteren Regionen von Sonnensystemen gefunden werden. Daher nimmt man an, dass sich diese Planeten in weiterer Entfernung zu ihrem Stern gebildet haben und anschließend auf ihn zuwanderten. Viele Astronomen glauben, dies geschehe aufgrund von Gravitationsinteraktionen des Planeten mit der Staub-Gas-Scheibe des Sterns, aus der er sich gebildet hat. Dieser Prozess, dereinige Millionen Jahre dauerte, führte dann zu einem Umlaufverhalten, das der Sternenrotation ähnlich ist - das jetzt entdeckte Verhalten kann diese Theorie also nicht erklären.

Eine alternative Theorie über die retrograde Bewegung der Exoplaneten schlägt vor, die Nähe der "Heißen Jupiter" zu ihren Zentralgestirnen nicht aus den Gravitations-Interaktionen mit der Staub-Gas-Scheibe zu erklären, sondern als Ergebnis eines viel langsameren Prozesses, bei dem eine Art Tauziehen zwischen dem Stern und einem anderen seiner Trabanten stattfindet. Im Verlauf dessen wird der Exoplanet auf eine größere und schiefe Umlaufbahn gezwungen. So reibt er sich sprichwörtlich auf, verliert Energie bei jeder Annäherung an den Stern und bleibt schließlich in dessen Nähe. "Ein dramatischer Nebeneffekt dieses Prozesses", meint Didier Queloz vom Genfer Observatorium, "könnte sein, dass kleinere, erdähnliche Planeten dadurch aus diesem System regelrecht fortgewischt werden." Zwei der neu entdeckten retrograden Planteten besitzen weiter entfernte massive Begleiter, die als derartige Gravitations-Sparringspartner infrage kommen könnten. Um die neue Annahme zu bestätigen, soll jetzt nach anderen solcher massereichen Objekte in anderen Sonnensystemen gesucht werden.

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