Eine Illustration zeigt den Exoplaneten Phoenix im Schein seines roten Riesensterns (Bildnachweis: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University)
Ein seltsamer Planet, der mit dem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA entdeckt wurde, verwirrt die Astronomen. Obwohl er unablässig mit der Strahlung seines roten Riesensterns bombardiert wird, hat er allen Widrigkeiten zum Trotz seine Atmosphäre beibehalten. Außerdem ist er kleiner, älter und heißer, als Wissenschaftler für einen solchen Planeten für möglich hielten.
Eigentlich müsste der extrasolare Planet oder „Exoplanet“ aufgrund seiner Nähe zum Stern TIC 365102760, der rund 1800 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, eine kahle Gesteinshülle sein. Doch die Welt, die den Spitznamen „Phoenix“ trägt, ist aus den Flammen ihres Wirtssterns mit einer schönen, bauschigen Atmosphäre hervorgegangen.
Phoenix, oder TIC 365102760 b, wie der Planet offiziell genannt wird, gehört zu einer seltenen Klasse von Planeten, die als „heiße Neptune“ bezeichnet werden. das sind Welten mit Radien, die kleiner als die des Jupiters, aber größer als die der Erde sind. Und im Gegensatz zu dem gleichnamigen Eisriesen des Sonnensystems befinden sich die heißen Neptune relativ nahe an ihren Wirtssternen. Phoenix mag ein unglaublicher Überlebenskünstler sein, aber das Glück und die Widerstandsfähigkeit des etwa 10 Milliarden Jahre alten Planeten werden nicht ewig anhalten. Das Team, das ihn entdeckt hat, geht davon aus, dass er in etwa 100 Millionen Jahren in seinen Riesenstern kollabieren wird.
Die Entdeckung von Phoenix zeigt, wie vielfältig die Exoplaneten im Universum sind und dass sich ein Planetensystem auf viele Arten entwickeln kann.
„Dieser Planet entwickelt sich nicht so, wie wir dachten. Er scheint eine viel größere, weniger dichte Atmosphäre zu haben, als wir für diese Systeme erwartet haben“, sagte der Leiter des Teams und Astrophysiker der Johns Hopkins University Sam Grunblatt in einer Erklärung. „Die große Frage ist, wie er diese Atmosphäre beibehalten konnte, obwohl er sich so nahe an einem so großen Wirtsstern befindet.
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Was kann Phoenix uns über die Zukunft der Erde sagen
TIC 365102760 ist ein roter Riesenstern, was bedeutet, dass er rund 10 Milliarden Jahre damit verbracht hat, in seinem Kern Wasserstoff in Helium umzuwandeln. Als der Wasserstoffbrennstoff für diesen Kernfusionsprozess erschöpft war, endete auch die Energie, die den Stern gegen seine eigene Schwerkraft stützte. Dies bedeutete, dass der Kern des Sterns kollabierte, während seine äußeren Schichten, in denen die Kernfusion noch stattfand, auf das 100-fache der ursprünglichen Breite des Sterns anschwollen.
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Phoenix umkreist diesen Stern in einer Entfernung von etwa 5,6 Millionen Meilen, was etwa dem 0,06-fachen der Entfernung zwischen uns und der Sonne entspricht. Das bedeutet, dass das Jahr dieses merkwürdigen Exoplaneten nur 4,2 Erdtage dauert. Mit einer Breite, die etwa 6,2-mal so groß ist wie die der Erde, und einer Masse, die etwa 20-mal so groß ist wie die unseres Planeten, hat Phoenix außerdem eine unerwartet geringe Dichte. Er ist etwa 60 Mal weniger dicht als der dichteste bisher entdeckte heiße Neptun-Exoplanet.
Das fortgeschrittene Alter und die geringe Dichte von Phoenix deuten darauf hin, dass ein Prozess seine Atmosphäre viel langsamer abgetragen haben muss, als Wissenschaftler es bisher für eine Welt in der Nähe ihres Sterns für möglich hielten.
„Es ist der kleinste Planet, den wir je um einen dieser roten Riesen gefunden haben, und wahrscheinlich der massearmste Planet, der einen [roten] Riesenstern umkreist, den wir je gesehen haben“, sagte Grunblatt. „Deshalb sieht er auch so seltsam aus. Wir wissen nicht, warum er noch eine Atmosphäre hat, während andere ‚heiße Neptune‘, die viel kleiner und dichter sind, ihre Atmosphären in viel weniger extremen Umgebungen zu verlieren scheinen.“
Eine künstlerische Darstellung der Entwicklung eines sonnenähnlichen Sterns, von seiner Geburt als winziger Protostern (links) bis zu seiner Ausdehnung zu einem Roten Riesen und einem planetarischen Nebel (rechts). (Bildnachweis: ESO)
Die Sonne selbst wird in etwa 5 Milliarden Jahren eine ähnliche Umwandlung zum Roten Riesen durchlaufen, sich bis zur Umlaufbahn des Mars ausdehnen und die inneren Gesteinsplaneten, einschließlich der Erde, verschlingen.
Die Phoenix-Ergebnisse, die durch das Herausfiltern von unerwünschtem Sternenlicht aus den TESS-Beobachtungen möglich wurden, könnten den Wissenschaftlern daher helfen, besser vorherzusagen, was mit der Erdatmosphäre geschehen wird, bevor unser Planet seinem endgültigen Schicksal entgegengeht.
„Wir verstehen die Spätphase der Entwicklung von Planetensystemen nicht sehr gut“, sagte Grunblatt. „Dies zeigt uns, dass sich die Erdatmosphäre vielleicht nicht genau so entwickelt, wie wir es uns vorgestellt haben.“
Phoenix ist ein seltener Fund. Planeten von so geringer Größe sind nur schwer zu erkennen, da sie beim Durchqueren der Oberfläche ihres Sterns Lichtschwankungen verursachen. Da dies die Technik ist, die TESS zum Auffinden von Planeten verwendet, ist die NASA-Sonde im Allgemeinen besser in der Lage, große und dichte Planeten zu sehen.
Die Entdeckung von Phoenix bestätigt die Fähigkeit des Weltraumforschers, kleinere und bauschigere Planeten zu sehen, wenn die Daten richtig verarbeitet werden. Grunblatt und Kollegen haben mit ihrer neu entwickelten Methode bereits Dutzende kleinerer Welten beobachtet – und diese Jagd wird weitergehen.
„Wir haben noch einen langen Weg vor uns, um zu verstehen, wie sich Planetenatmosphären im Laufe der Zeit entwickeln“, schloss er.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Mittwoch in der Zeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht.
