Wie eisige Gasriesen zum „heißen Jupiter“ werden

Von Markus Brauer

Er ist fünfmal so schwer wie Jupiter und umkreist seinen Heimatstern auf einer extrem lang gestreckten Ellipse: Der 11000 Lichtjahre entfernte Planet TIC 241249530b stellt mit seiner Umlaufbahn einen neuen Rekord auf.

Wie ein internationales Forscherteam im Fachblatt „Nature“ berichtet, kommt der Gasplanet seinem Stern zehnmal näher als Merkur der Sonne, um sich dann wieder bis etwa zum Abstand Erde-Sonne von dem Stern zu entfernen. TIC 241249530b befinde sich damit im Übergangsstadium von einem kalten Gasplaneten wie Jupiter zu einem „heißen Jupiter“ (englisch: „Hot Jupiter“) , schreiben die Astronomen.

Nature research paper: A hot-Jupiter progenitor on a super-eccentric retrograde orbit https://t.co/9pdcTaRV1k — nature (@Nature) July 19, 2024

Extremste Himmelskörper unter den Planeten

„Heiße Jupiter“ sind die extremsten Himmelskörper unter den Planeten. Sie bezeichnen eine Klasse von Exoplaneten, deren Masse etwa der des Jupiter entspricht oder diese übersteigt und deren Oberflächentemperatur deutlich höher ist als die des Jupiter (-108 Grad Celsius).

 

 

Als Gasriesen umkreisen sie ihren Heimatstern so eng, dass sie nur wenige Tage für einen Umlauf benötigen. Oft kommen sie ihrem Stern so nahe, dass ihre heiße Gashülle sich aufbläht oder zu einem Schweif ausgezogen ist.

„Astronomen suchen schon seit mehr als zwei Jahrzehnten nach Exoplaneten, die solche Vorläufer von ‚heißen Jupitern‘ sein könnten und die ein Zwischenstadium des Migrationsprozesses demonstrieren“, schreibt der Erstautor der Studie, Arvind Gupta, vom National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) in amerikanischen Tucson.

 

 

Neu entdeckter Gasriese TIC 241249530b

Jetzt also haben die Astronomen einen solchen Vorläufer entdeckt. Der rund 1100 Lichtjahre entfernte Exoplanet TIC 241249530b wurde im Jahr 2020 vom Nasa-Weltraumteleskop TESS aufgespürt. Gupta und sein Team haben den Himmelskörper mit Spektrometern des Kitt Peak National Observatory (KPNO) genauer untersucht.

Die Analysen waren für die Sternengucker eine echte Überraschung: TIC 241249530b bewegt sich auf einem extrem exzentrischen Orbit um seinen Stern. Seine Bahn ähnelt eher einer Gurke als einem Kreis. „TIC 241249530b ist damit ist der exzentrischste Orbit aller bisher bekannten Transit-Exoplaneten“, erklärt Koautor Jason Wright von der Pennsylvania State University.

Würde man die ungewöhnliche Bahn dieses rund fünf Jupitermassen schweren Planeten auf das Sonnensystem übertragen, würde er der Sonne bis auf ein Zehntel des Merkurabstands nahekommen, um dann bis jenseits der Erdbahn nach außen zu wandern und wieder zurück.

Lange gesuchtes planetares Übergangsstadium

„Solche hochgradig exzentrischen Planeten sind unglaublich selten“, betont Wrights Kollege Suvrath Mahadevan. Bisher kennen Astronomen nur einen einzigen extrasolaren Gasriesen – HD 80606b – der mit einer Exzentrizität dem nun entdeckten Exoplaneten nahe kommt.

TIC 241249530b umkreist seinen Stern zudem retrograd, dass heißt entgegen der Rotationsrichtung seines Sterns. Auch dies ist bei Planeten sehr selten und zeugt meist von katastrophalen Ereignissen oder starken Störungen in ihrer Entwicklung.

Nach Ansicht der Astronomen spricht der extreme Orbit dafür, dass hier das lange gesuchte Übergangsstadium zum „heißen Jupiter“ gefunden wurde. „Wir können zwar die Zeit nicht zurückdrehen, um die Planetenmigration in Echtzeit mitzuverfolgen. Aber dieser Exoplanet liefert uns einen Schnappschuss dieses Wanderungsprozesses“, erklärt Gupta.

 

 

Von frostigem Planeten zum „heißen Jupiter“

„Als sich dieser Planet bildete, war er eine frostige Welt“, beschreibt Koautorin Sarah Millholland vom Massachusetts Institute of Technologx (MIT) die Ursprünge des fernen Gasriesen.

Aus seiner Bahn geworfen wurde er wahrscheinlich, weil der zweite, kleinere Stern in diesem Doppelsternsystem Störeffekte verursachte. Seitdem pendelt TIC 241249530b zwischen extremer Sternennähe und dem äußeren Bereich des Planetensystems hin und her.

Im Laufe der Zeit wird sich der Orbit des Gasriesen immer weiter verkürzen und kreisförmiger werden. „In rund einer Milliarde Jahren wird er dann zum heißen Jupiter werden“, sagt Sarah Millholland. Dann wird der Exoplanet seinen Stern so dicht umkreisen, dass er nur wenige Tage für einen Umlauf braucht.