Dieser Planet kreist falsch herum – Forscher haben dafür nur eine Erklärung
Astronomen haben einen Exoplaneten beobachtet, der seine Bahn entgegen der Drehrichtung seines Sterns zieht. Es ist der erste Fall dieser Art bei einem sogenannten M-Zwerg, also einem kühlen roten Stern. Beschrieben wird der Fund in der Fachzeitschrift «Astronomy & Astrophysics». Die Daten stammen vom Spektrografen NIRPS am 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO) in La Silla in Chile.
Normalerweise läuft es anders: Planeten entstehen aus riesigen Wolken aus Gas und Staub, die zuerst eine rotierende Scheibe um ihren Stern bilden. Aus dieser Scheibe formen sich die Planeten und übernehmen die Drehrichtung der Scheibe. Und die passt üblicherweise zur Drehachse des Sterns.
Der Planet, der rückwärts kreist, trägt die Bezeichnung GJ 3090 b und ist ein sogenannter Sub-Neptun, auch Mini-Neptun genannt. Er hat etwa den 2,2-fachen Radius und die 4,5-fache Masse der Erde. Für eine Runde um seinen Stern braucht er rund 2,9 Tage. Der Stern liegt rund 73 Lichtjahre von der Erde entfernt und wird von mindestens einem weiteren Planeten begleitet.
Wie sich die Schräglage messen lässt
Für ihre Beobachtung nutzten die Forschenden einen Effekt, der auftritt, wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeizieht: den sogenannten Rossiter-McLaughlin-Effekt.
Das Team beobachtete sechs Planetendurchgänge, fünf davon gingen in die endgültige Auswertung ein. Das Ergebnis: Die Bahn von GJ 3090 b ist um etwa 136 Grad gekippt, mit einer Unsicherheit von rund 20 Grad. Werte über 90 Grad bedeuten eine rückläufige Bahn. Laut den Autoren ist GJ 3090 b damit der kleinste Planet um einen M-Zwerg, für den eine solche Messung vorliegt.
Kein schwerer Nachbar als Verursacher
Üblicherweise erklären Astronomen eine stark gekippte Bahn mit der Schwerkraft eines massereichen Begleiters, der den Planeten nachträglich aus der Bahn gedrängt hat. Genau danach suchte das Team mit Geschwindigkeitsmessungen des Sterns, hochauflösenden Aufnahmen und weiteren Daten.
Gefunden hat es nach eigenen Angaben nichts: Einen Sternbegleiter bis etwa drei Astronomische Einheiten um GJ 3090 b schliessen die Forscher aus, ebenso Planeten oberhalb der Masse Jupiters innerhalb von rund 15 Astronomischen Einheiten.
Damit ist GJ 3090 b laut der Studie das erste bekannte Mehrplanetensystem mit einer stark gekippten Bahn, in dem weder ein schwerer äusserer Planet noch ein weiter Sternbegleiter nachgewiesen ist. Bei den fünf bislang bekannten vergleichbaren Systemen war stets eines von beiden vorhanden.
Eine zweite Scheibe als mögliche Erklärung
Die Forscher halten daher eine andere Ursache für wahrscheinlicher. Die Schieflage könnte von Anfang an bestanden haben. Fällt lange nach der Entstehung des Sterns neues Gas aus der Umgebung auf ihn, kann sich eine zweite Scheibe bilden, und die muss nicht zur Drehachse des Sterns passen. In dieser Scheibe wären dann alle Planeten des Systems entstanden und anschliessend nach innen gewandert, weshalb ihre Bahnen untereinander weiter in einer Ebene liegen.
Dass die Schieflage bis heute besteht, erklären die Forscher mit dem Abstand des Planeten. Bei kühlen Sternen wie M-Zwergen richten Gezeitenkräfte gekippte Bahnen normalerweise mit der Zeit wieder aus. GJ 3090 b kreist aber so weit aussen, dass dieser Effekt nur schwach wirkt. Das Alter des Systems geben die Autoren mit etwa einer Milliarde Jahren an.
Sie sehen in dem Fund auch einen Hinweis darauf, dass sich mit Spektrografen im nahen Infrarot künftig die Bahnen weiterer kleiner Planeten um kühle Sterne untersuchen lassen. Das ist ein Bereich, der bislang kaum zugänglich war.
Verwendete Quellen:
- aanda.org: «Upside down: GJ 3090 b the first retrograde exoplanet around an M dwarf detected with NIRPS» (Englisch)
