Rätsel der "Zuckerwatten" Planeten gelöst?

Exoplaneten wie WASP-107 b sind extrem leicht und werden als "Zuckerwatte-Planeten" bezeichnet. Forscher rätselten lange, wie diese extrem leichten Planeten entstehen konnten. Nun haben sie das Rätsel mittels des Webb-Weltraum-Teleskops gelöst.

Exoplanet WASP-107 b

WASP-107b ist ein gasförmiger Exoplanet, der im Sternbild Jungfrau, in 200 Lichtjahren Entfernung von der Erde um den Stern WASP-107 kreist. Er hat ungefähr die Größe von Jupiter, aber weniger als ein Zehntel von Jupiters Masse. Das macht ihn zu einem der Exoplaneten mit der niedrigsten Dichte. WASP-107b hätte sich nach aktuellem Kenntnisstand in seiner aktuellen Umlaufbahn nicht bilden können. Aufgrund von Interaktion mit dem schwereren Planeten WASP-107c wanderte er wahrscheinlich über eine Astronomische Einheit hinaus von seiner Geburtsbahn nach innen.  Im Jahr 2018 wurde in der Atmosphäre des Exoplaneten Helium entdeckt; es war damit das erste Mal, dass Helium auf einem Exoplaneten entdeckt wurde.

Rätsel der Zuckerwatte-Planeten

Warum ist der warme Gasriese und Exoplanet WASP-107 b so aufgebläht und dadurch extrem leicht? Zwei unabhängige Forscherteams haben eine Antwort gefunden, wie heist in nachfolgendem Tweet und diesem Artikel schreibt.

Man nimmt an, dass die unerwartet hohe Temperatur auf die Gezeitenerwärmung zurückzuführen ist, die durch die leicht unrunde Umlaufbahn des Planeten verursacht wird, schreiben die Forscher in der englischsprachigen Mitteilung hier. Dies könne erklären, wie WASP-107 b so aufgebläht sein kann, ohne auf extreme Theorien über seine Entstehung zurückgreifen zu müssen.

Die mit dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA/ESA/CSA gesammelten Daten zeigen in Verbindung mit früheren Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops der NASA/ESA überraschend wenig Methan (CH4) in der Atmosphäre von WASP-107 b, was darauf hindeutet, dass das Innere des Planeten wesentlich heißer und der Kern viel massiver sein muss als bisher angenommen.

Zum Hintergrund

Mit mehr als drei Viertel des Volumens von Jupiter, aber weniger als einem Zehntel der Masse ist der "warme Neptun"-Exoplanet WASP-107 b einer der am wenigsten dichten bekannten Planeten. Solche fluffigen Exoplaneten sind zwar keine Seltenheit. Aber die meisten sind heißer und massereicher und daher leichter zu erklären.

"Aufgrund seines Radius, seiner Masse und seines Alters dachten wir, dass WASP-107 b einen sehr kleinen, felsigen Kern hat, der von einer riesigen Masse aus Wasserstoff und Helium umgeben ist", erklärt Luis Welbanks von der Arizona State University (ASU), Hauptautor eines heute in Nature veröffentlichten Artikels. "Aber es war schwer zu verstehen, wie ein so kleiner Kern so viel Gas aufnehmen und dann nicht zu einem Planeten von Jupitermasse heranwachsen konnte.

Wenn WASP-107 b stattdessen einen größeren Teil seiner Masse im Kern hat, müsste die Atmosphäre geschrumpft sein, als der Planet in der Zeit seit seiner Entstehung abkühlte. Ohne eine Wärmequelle, die das Gas wieder aufbläht, müsste der Planet viel kleiner sein. Obwohl WASP-107 b nur 5 Millionen Meilen von seiner Sonne entfernt ist (ein Siebtel des Abstands zwischen Merkur und Sonne), erhält er nicht genug Energie von seinem Stern, um so aufgebläht zu sein.