Eine Illustration eines neptunähnlichen Planeten, der von seinem Mutterstern durch den Weltraum gezogen wird, neben einer Darstellung von Sternen in der Nähe des Zentrums unserer Milchstraßengalaxie mit farbigen Spuren, die ihre Geschwindigkeit anzeigen. Je länger und röter die Spur ist, desto schneller bewegt sich der Stern.(Bildnachweis: (Main) Robert Lea (erstellt mit Canva) (Inset) NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC))
Ist es ein Vogel? Ist es ein Flugzeug? Nein, es ist Super-Neptun! Aber dieser Superman-ähnliche Planet rast nicht aus eigener Kraft durchs All. Er wird von seinem Mutterstern mitgeschleppt.
NASA-Wissenschaftler haben etwas entdeckt, von dem sie vermuten, dass es sich um einen mit Überlichtgeschwindigkeit durch das All rasenden Stern mit einem neptunähnlichen Planeten im Schlepptau handelt. Das System scheint sich mit einer unglaublichen Geschwindigkeit von 1,2 Millionen Meilen pro Stunde (1,9 Millionen Kilometer pro Stunde) zu bewegen. Sollte sich die Entdeckung bestätigen, wäre dies das schnellste extrasolare Planetensystem, das je gesehen wurde. „Wir glauben, dass es sich um eine so genannte Super-Neptun-Welt handelt, die einen massearmen Stern in einer Entfernung umkreist, die zwischen den Umlaufbahnen von Venus und Erde liegen würde, wenn sie sich in unserem Sonnensystem befände“, sagte der Leiter des Teams, Sean Terry, ein Forscher am Goddard Space Flight Center der NASA. „Wenn dies der Fall ist, wäre es der erste Planet, der jemals um einen hyperschnellen Stern kreist.
Der Stern und der Planet, den er mit sich zieht, wurden zum ersten Mal in Daten aus dem Jahr 2011 angedeutet, und zwar aufgrund einer zufälligen Ausrichtung und eines Phänomens, das Albert Einstein 1915 in seinem Hauptwerk, der allgemeinen Relativitätstheorie, vorhergesagt hatte.
Eine Infografik erklärt die Besonderheiten des Gravitationslinsensystems. (Bildnachweis: Robert Lea/NASA, ESA & L. Calçada)
Gravitationslinseneffekte werden für Planetenjäger nützlich, wenn Planeten an Hintergrundsternen vorbeiziehen, die nicht mit ihnen in Verbindung stehen. Die Art und Weise, wie diese Planeten den Raum verzerren, verursacht eine winzige Verschiebung der Position der Sterne, wenn man sie von der Erde aus sieht.
Ein Diagramm zeigt eine übertriebene Minigravitationslinsensituation. (Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Dieser als „Microlensing“ bezeichnete Effekt kann daher genutzt werden, um ansonsten dunkle Planeten weit jenseits der Grenzen des Sonnensystems aufzuspüren, die mit der herkömmlichen lichtbasierten Astronomie praktisch unsichtbar sind.
Ein Stern und sein Planet oder ein Planet und sein Mond?
In diesem Fall entdeckte das Team ein Mikrolinsensignal, das auf zwei kosmische Objekte hinwies. Sie stellten fest, dass einer dieser Linsenkörper eine etwa 2.300-mal größere Masse hat als sein Begleiter, konnten aber die genauen Massen der Objekte nicht bestimmen, weil sie einfach zu weit entfernt waren. „Das Massenverhältnis zu bestimmen ist einfach“, sagte Teammitglied David Bennett, ein leitender Forscher an der University of Maryland, College Park und NASA Goddard, „viel schwieriger ist es, die tatsächlichen Massen zu berechnen. „Bennett gehörte zu dem Team, das 2011 die Entdeckung machte und vermutete, dass es sich bei den Linsenobjekten um einen Stern mit einer Masse von etwa einem Fünftel der Sonnenmasse und einen Planeten handelt, der 29-mal so massiv ist wie die Erde.
Alternativ könnte es sich bei dem ersten Objekt um einen näheren „Schurkenplaneten“ handeln, der keinen Mutterstern hat und etwa die vierfache Masse des Jupiters besitzt. Dann wäre der zweite Linsenkörper ein Mond, der mit diesem Planeten verbunden ist.
Eine Abbildung zeigt Sterne in der Nähe des Zentrums unserer Milchstraßengalaxie. Jeder hat eine farbige Spur, die seine Geschwindigkeit anzeigt – je länger und röter die Spur, desto schneller bewegt sich der Stern. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC))
Um dieser Verwirrung ein Ende zu setzen, schloss sich Bennett diesem neuen Team an, und sie begannen, die vom Keck-Observatorium auf Hawaii und der Raumsonde Gaia gesammelten Daten auszuwerten. Das Team kam zu dem Schluss, dass, wenn es sich bei diesem Linsenpaar tatsächlich um einen Schurkenplaneten und seinen nachlaufenden Mond handeln würde, sie ohne die Hilfe des gelenkten Hintergrundlichts unsichtbar wären.
Handelt es sich jedoch um einen Stern, der einen Superneptun hinter sich herzieht, dann wäre der Planet zwar zu schwach, um gesehen zu werden, aber das Licht des Sterns sollte ihn erkennbar machen.
Diese Suche scheint erfolgreich gewesen zu sein. Die Forscher entdeckten einen stark verdächtigen Stern, der etwa 24.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Damit befindet sich der Stern in unmittelbarer Nähe der zentralen Ausbuchtung der Milchstraße, in der sich die Sternkörper dicht an dicht befinden.
Das Team untersuchte dann die Position des Sterns im Jahr 2011 und verglich sie mit seiner Position im Jahr 2021. Die Veränderung der Position innerhalb von 10 Jahren zeigte die hohe Geschwindigkeit des Systems.
Der junge Stern LL Ori und der Bugschock um ihn herum, gesehen von Hubble (Bildnachweis: NASA und The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Danksagung: C. R. O’Dell (Vanderbilt University))
Obwohl die Wissenschaftler schätzen, dass dieser Stern seinen Exoplaneten mit einer Geschwindigkeit von 1,2 Millionen Stundenkilometern mitschleppt, stellen die bisher untersuchten Daten seine Bewegungen nur in zwei Dimensionen dar: Das Sternsystem könnte sich auch auf die Erde zu oder von ihr weg bewegen. Wenn dies der Fall ist, könnte seine Geschwindigkeit auf über 1,3 Millionen mph (600 Kilometer pro Sekunde) ansteigen, was bedeutsam ist, da diese Geschwindigkeit die Fluchtgeschwindigkeit der Milchstraße übersteigt. Das bedeutet, dass dieser hyperschnelle Stern und sein Planet dazu bestimmt sein könnten, der Milchstraße zu entkommen und sich in den intergalaktischen Raum zu begeben, obwohl dieser Prozess Millionen von Jahren dauern würde.
Das Team wird nun versuchen, abschließend festzustellen, ob es sich bei dem 2011 entdeckten Objektivkörper tatsächlich um diesen verdächtigen Stern handelt.
„Wenn hochauflösende Beobachtungen zeigen, dass der Stern einfach in der gleichen Position bleibt, dann können wir mit Sicherheit sagen, dass er nicht Teil des Systems ist, das das Signal verursacht hat“, sagte Teammitglied Aparna Bhattacharya von der University of Maryland. „Das würde bedeuten, dass das Modell des Schurkenplaneten und des Exomonds bevorzugt wird.“
Über dieses System hinaus werden das Team und andere Wissenschaftler nun versuchen, weitere Planeten zu entdecken, die mit hyperschnellen Sternen in Verbindung stehen. Diese Suche wird mit dem Start des Weltraumteleskops Nancy Grace Roman im Mai 2027 einen großen Schub erhalten. Roman könnte auch dazu beitragen, herauszufinden, was einige Sterne mit solch unglaublichen Geschwindigkeiten in die Umlaufbahn bringt.
„In diesem Fall haben wir MOA wegen seines breiten Sichtfeldes eingesetzt und dann mit Keck und Gaia wegen ihrer schärferen Auflösung nachgezogen, aber dank der starken Sicht und der geplanten Durchmusterungsstrategie von Roman werden wir nicht auf zusätzliche Teleskope angewiesen sein“, sagte Terry. „Roman wird das alles leisten.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Dienstag (10. Februar) in der Zeitschrift The Astronomical Journal veröffentlicht.
