Es ist ein merkwürdiges Paar, welches in den fernen Weiten des Weltraums entdeckt wurde: Ein kleiner roter Zwerg, der nur vier Mal so groß wie unser Jupiter ist. Um diese Sonne kreist ein Exoplant, der so groß wie der Jupiter ist. Diese Kombination dürfte es nach bisherigem Verständnis aber nicht geben.
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Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Shubham Kanodia aus Carnegie hat om rund 285 Lichtjahren Entfernung ein ungewöhnliches Planetensystem entdeckt, in dem ein großer Gasriese einen kleinen roten Zwergstern namens TOI-5205 umkreist. Die in der Fachzeitschrift The Astronomical Journal veröffentlichten Ergebnisse stellen lang gehegte Vorstellungen über die Entstehung von Planeten in Frage.
Künstlerische Darstellung eines großen Gasriesenplaneten, der einen kleinen roten Zwergstern namens TOI-5205 umkreist. Bild von Katherine Cain, mit freundlicher Genehmigung der Carnegie Institution for Science.
M-Zwerge sind zwar die häufigsten Sterne in unserer Milchstraßengalaxie, aber kleiner und kühler als unsere Sonne. Aufgrund ihrer geringen Größe sind diese Sterne meist nur halb so heiß wie die Sonne und viel röter. Sie haben eine sehr geringe Leuchtkraft, aber eine extrem lange Lebensdauer. Obwohl Rote Zwerge im Durchschnitt mehr Planeten beherbergen als andere, massereichere Sterntypen, sind sie aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte keine wahrscheinlichen Kandidaten für die Aufnahme von Gasriesen.
Der neu entdeckte Planet – TOI 5205b – wurde erstmals vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA als möglicher Kandidat identifiziert. Kanodias Team, zu dem auch die Carnegie-Mitarbeiter Anjali Piette, Alan Boss, Johanna Teske und John Chambers gehörten, bestätigte dan, dass es ein Plaet sei.
"Der Wirtsstern TOI-5205 ist nur etwa viermal so groß wie der Jupiter und hat es dennoch geschafft, einen Planeten von der Größe des Jupiters zu bilden, was ziemlich überraschend ist", erklärte Kanodia, der auf die Untersuchung dieser Sterne spezialisiert ist, die fast drei Viertel unserer Galaxie ausmachen, aber mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Er schrieb auch einen Blogbeitrag über die Entdeckung.
Eine kleine Anzahl von Gasriesen wurde bereits in der Umlaufbahn älterer M-Zwergsterne entdeckt. Aber bis jetzt wurde noch kein Gasriese in einem Planetensystem um einen massearmen M-Zwerg wie TOI-5205 gefunden.
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Obiges Bild zeigt einen Größenvergleich (links die Sonne TOI-5205 mit seinem Planeten TOI-5205b, rechts unsere Sonne mit Jupiter. Wenn TOI 5205b, der eine Jupitermasse hat, vor seinem Wirtsstern kreuzt, blockiert er etwa sieben Prozent von dessen Licht – einer der größten bekannten Transits von Exoplaneten.
Den Planeten dürte es nicht geben
Planeten werden in der rotierenden Scheibe aus Gas und Staub geboren, die junge Sterne umgibt. Die gängigste Theorie zur Bildung von Gasplaneten geht davon aus, dass sich etwa 10 Erdmassen dieses Gesteinsmaterials ansammeln und einen massiven Gesteinskern bilden, der dann rasch große Mengen Gas aus den benachbarten Regionen der Scheibe aufnimmt, um den Riesenplaneten zu bilden, den wir heute sehen. Der Zeitrahmen, in dem dies geschieht, ist entscheidend.
"Die Existenz von TOI-5205b entspricht nicht dem, was wir über die Scheiben wissen, in denen diese Planeten geboren werden", erklärt Kanodia. "Wenn am Anfang nicht genügend Gesteinsmaterial in der Scheibe vorhanden ist, um den anfänglichen Kern zu bilden, dann kann sich kein Gasriesenplanet bilden. Und am Ende, wenn die Scheibe verdampft, bevor sich der massive Kern gebildet hat, kann man keinen Gasriesenplaneten bilden. Und doch hat sich TOI-5205b trotz dieser Einschränkungen gebildet. Nach unserem derzeitigen Verständnis der Planetenentstehung dürfte TOI-5205b nicht existieren; er ist ein "verbotener" Planet.
Auf YouTube lässt sich ein Video zu dieser Entdeckung abrufen – weitere Artikel zu dieser Entdeckung gibt es hier und hier.
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