Eine Illustration zeigt einen heißen Jupiterplaneten, der seinen Mutterstern mit einer Supererde und einem Eisriesen umkreist.(Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Die Entdeckung eines außergewöhnlichen Mehrplanetensystems hat gezeigt, dass die so genannten „heißen Jupiter“-Planeten möglicherweise doch keine einsamen Riesen sind. Die Entdeckung könnte Wissenschaftler dazu zwingen, ihre Modelle über die Entstehung von Planeten und die Entwicklung von Planetensystemen zu überarbeiten. Das System mit dieser unerwarteten Struktur ist um den Stern vom Typ K WASP-132 zentriert, der sich in einer Entfernung von etwa 403 Lichtjahren im Sternbild Lupus befindet. Seine Bewohner sind der heisse Jupiter (WASP-132b), eine neu entdeckte innere Supererde (WASP-132c) und ein äusserer, weit entfernter Eisriesenplanet (WASP-132d).Die Entdeckung wurde von einem Team von Forschern verschiedener Institute gemacht, darunter die Universität Genf (UNIGE), der Nationale Forschungsschwerpunkt Planeten (NCCR) sowie die Universitäten Bern (UNIBE) und Zürich (UZH).
Der heiße Jupiter WASP-132, mit einer Masse von etwas weniger als der Hälfte des Jupiters, umkreist seinen Stern in etwas mehr als sieben Erdtagen. Die Super-Erde, mit etwa der sechsfachen Masse der Erde, umkreist den Stern in etwas mehr als 24 Stunden. Der äußere eisige Riesenplanet mit der fünffachen Masse des Jupiters umkreist den Gaststern in fünf Jahren. Wissenschaftler untersuchen dieses System seit 2006 im Rahmen des Programms Wide-Angle Search for Planets (WASP). Im Jahr 2021 entdeckte der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA die Supererde – eine faszinierende Entwicklung, die darauf hindeutet, dass es sich bei WASP-132 um ein bemerkenswertes Planetensystem handelt. Die Wissenschaftler kennen nun die außergewöhnliche Struktur des WASP-132-Systems im Detail. Die Tatsache, dass es seit fast zwei Jahrzehnten erforscht wird, hat es nicht daran gehindert, Überraschungen zu liefern: „Dies erinnert uns daran, dass Planetensysteme sehr vielfältig sind und dass es immer noch viele Dinge im Zusammenhang mit der Planetenentstehung und der frühen Entwicklung junger Systeme gibt, die wir nicht verstehen“, sagte Teammitglied und Astronom der Universität Zürich Ravit Helled gegenüber kosmischeweiten.de.
Wie werden heiße Jupiter zu kosmischen Einzelgängern?
Heiße Jupiter sind Gasriesen mit einer Masse, die oft ein Vielfaches der des Jupiters in unserem Sonnensystem beträgt. Sie umkreisen ihren Wirtsstern unglaublich nahe, was seltsam ist, weil Wissenschaftler glauben, dass sich solch große Welten nur schwer in der Nähe eines Sterns in den Gas- und Staubwolken bilden können, die als proto-planetarische Scheiben bezeichnet werden und die um Sternkörper kreisen.
Wissenschaftler stellen daher die Theorie auf, dass heiße Jupiter nicht dort entstehen, wo wir sie heute beobachten, sondern eher nach innen zu ihren Sternen „wandern“. Man geht davon aus, dass sie „einsam“ sind, weil die Wanderung zur Akkretion oder zum Auswurf von Planeten in einer inneren Umlaufbahn führen soll.
Wir gehen davon aus, dass sich heiße Jupiter in großen radialen Abständen von ihrem Stern bilden und dann nach innen auf ihre derzeitigen Bahnen wandern“, so Helled. „Es wird erwartet, dass diese Wanderung entweder zur Akkretion [Anhäufung von Material auf dem heißen Jupiter] oder zur Streuung von festen Körpern oder sogar Protoplaneten führt, was die Bildung von Planeten ‚unterbricht’“. Helled fügte hinzu, dass die Tatsache, dass es einen eisigen Riesenplaneten jenseits des heißen Jupiters im WASP-132-System gibt, zeigt, dass sich Planeten auch in der Nähe eines heißen Jupiters bilden können.
Eine Illustration einer sich bildenden protoplanetaren Scheibe um einen jungen Stern. (Bildnachweis: Universität Kopenhagen/Lars Buchhave)
Die Tatsache, dass die Umlaufbahnen dieser Welten durch die innere Wanderung von WASP-312b nicht destabilisiert wurden, deutet darauf hin, dass es möglicherweise einen stabileren und dynamisch „kühleren“ Wanderungspfad gibt, auf dem sich heiße Jupiter nach innen bewegen.
„Dies liefert auch wichtige Hinweise auf die Entstehungszeit der WASP-132-Planeten und die Bedingungen in der protoplanetaren Scheibe, die zur Entstehung dieses Systems geführt haben“, sagte Helled.
Das Team weiß immer noch nicht, was das WASP-132-System im Vergleich zu anderen Planetensystemen mit einsamen heißen Jupitern so besonders macht.
„Das müssen wir als Nächstes erforschen, sowohl theoretisch, indem wir die Bildung eines solchen Systems modellieren, als auch durch Beobachtungen, indem wir die Häufigkeit des Auftretens von Mehrfachplanetensystemen mit einem heißen Jupiter bestimmen“, erklärte Hell. „Wir müssen an Modellen arbeiten, die zur Bildung eines solchen Systems führen können und verstehen, wie häufig solche Systeme sind.“
Die Untersuchungen von WASP-132 werden fortgesetzt, wobei die Wissenschaftler auf Daten der Raumsonde Gaia warten, die dieses System seit 2014 untersucht. In der Zwischenzeit könnte die Existenz eines solchen Systems dazu führen, dass wir unser Verständnis von heißen Jupitern überdenken: „Ich hoffe, dass diese Studie weitere Untersuchungen über die Bildung von heißen Jupitern, die Rolle der Migration bei der Bildung von Planetensystemen und die erwartete Vielfalt von Planetensystemen, die einen heißen Jupiter enthalten, anregen wird“, sagte Helled.Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Mittwoch (15. Januar) in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
