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Künstlerische Darstellung des Exoplaneten 55 Cancri e

Rubine und Saphire: Künstlerische Darstellung des Exoplaneten 55 Cancri e.   Bild: Yale/Haven Giguere

Edelstein statt Eisenkern – diese Planeten bestehen aus Saphir und Rubin



Seit der Entdeckung der ersten Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems ist der Katalog dieser Exoplaneten enorm gewachsen. Nun haben Astronomen der Universitäten Zürich und Cambridge eine neue, exotische Klasse von Planeten entdeckt: Sie lassen sich weder den Gesteinsplaneten, wie die Erde einer ist, noch den Gasriesen, wie Jupiter oder Saturn, zuordnen.

Diese sogenannten Supererden bestehen nicht aus Eisen und Silikaten wie normale Gesteinsplaneten, sondern vornehmlich aus Calcium- und Aluminiummineralen – zum Beispiel Saphir und Rubin. Sie werden bei hohen Temperaturen nahe an ihrem Zentralgestirn gebildet. 

Ein Beispiel für diese Supererden ist der Planet HD219134 b, der 21 Lichtjahre von der Erde entfernt seine Sonne im Sternbild Kassiopeia umkreist. HD219134 b, der rund fünf Erdmassen aufweist, befindet sich so nahe bei seinem Stern, dass die Umlaufdauer nur gerade drei Tage beträgt. Er dürfte keinen massiven Kern aus Eisen haben, sondern hauptsächlich aus Kalzium und Aluminium bestehen.

  This artist’s impression shows the exoplanet 55 Cancri e as close-up. Due to its proximity to its parent star, the temperatures on the surface of the planet are thought to reach about 2000 degrees Celsius. Scientists were able to analyze the atmosphere of 55 Cancri e. It was the first time this was possible for a super-Earth exoplanet.

Eine andere Darstellung von 55 Cancri e.   Bild: ESA/Hubble

«Vielleicht schimmert er violett-rötlich wie Rubine und Saphire, denn das sind Aluminiumoxide, die auf diesem Planeten häufig vorkommen», sagt Caroline Dorn, Astrophysikerin am Institut für Computergestützte Wissenschaften (ICW) der Universität Zürich in einer Mitteilung der Hochschule.

Neben HD219134 b umfasst diese neue, exotische Klasse von Exoplaneten im Moment noch zwei weitere Kandidaten – 55 Cancri e und WASP-47 e – wie Dorn und ihre Kollegen jetzt in der britischen  Fachzeitschrift MNRAS berichten.

Die Nähe zu ihrem Zentralgestirn lässt darauf schliessen, dass diese Supererden in einer extrem heissen Zone der protoplanetaren Scheibe entstanden sind. Diese Scheibe, auch «Proplyd» genannt, ist ein flacher Ring, der eine junge Sonne – einen sogenannten «Protostern» – umgibt. 

Protoplanetare Scheibe um HL Tauri
Von ALMA, CC-BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36643860

Eine protoplanetare Scheibe, hier um HL Tauri.  Bild: Wikimedia/Alma

Die Zusammensetzung eines Planeten verrät, wo und bei welcher Temperatur er innerhalb des Proplyds entstanden ist. «Dort befinden sich manche Elemente noch in der Gasphase und die Planetenbausteine haben eine völlig andere Zusammensetzung», stellt Dorn fest. 

Elemente wie Eisen oder Silizium kondensieren erst bei Temperaturen unter 1200 Kelvin aus. Deshalb sind sie in solch extrem sternnahen Planeten kaum vorhanden – bei dieser Planetenklasse dominieren vielmehr Elemente wie Calcium, Titan und Aluminium, die bereits bei Temperaturen oberhalb von 1500 Kelvin kondensieren.

Diese Zusammensetzung könnte – zusammen mit dem fehlenden Eisenkern – erklären, warum diese Planeten eine um 10 bis 20 Prozent geringere Dichte aufweisen als normale Gesteinsplaneten. Dass kein Eisenkern vorhanden ist, führt überdies dazu, dass diese Supererden keinerlei Magnetfeld besitzen. 

(dhr)

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