Entdeckung um Zwergstern Rätselhafter Gasplanet verblüfft Forscher

Nicht weit von unserem Sonnensystem entfernt haben Astronomen einen riesigen Gasplaneten gefunden, der um einen Zwergstern kreist. Nach derzeit geltenden Theorien der Physik dürfte das Objekt gar nicht existieren.

Künstlerische Darstellung des Gasriesen: Theorie zur Planetenentstehung auf dem Prüfstand
CARMENES/ RenderArea/ J. Bollaín/ C. Gallego

Künstlerische Darstellung des Gasriesen: Theorie zur Planetenentstehung auf dem Prüfstand


Im Sternbild Großer Bär haben Forscher erstmals einen riesigen Gasplaneten aufgespürt, der um einen kleinen Zwergstern kreist. Die Entdeckung stellt gängige Theorien der Physik über die Entstehung von Planeten infrage, berichten die Experten im Fachmagazin "Science".

An sich ist der Gasplanet nichts Besonderes, doch der Stern, um den er kreist, hat eigentlich zu wenig Masse, um ein solches Objekt im Sonnensystem zu beherbergen: "GJ 3512", ein sogenannter Roter Zwergstern, besitzt gerade mal 12 Prozent der Masse unserer Sonne. Gleichzeitig ist der Gasplanet mindestens halb so massereich wie der Jupiter, der größte Planet in unserem Sonnensystem.

Anders ausgedrückt: Während das Masseverhältnis zwischen unserer Sonne und dem sie umkreisenden Jupiter bei 1050 zu eins liegt, beträgt es beim Zwergstern "GJ 3512" und dem neu entdeckten Gasplaneten gerade mal 270 zu eins.

"Um Sterne wie 'GJ 3512' sind typischerweise mehrere Planeten in der Größe unserer Erde und vielleicht noch etwas massereichere Supererden zu finden", erklärt Christoph Mordasini von der Universität Bern. Als Beispiel nennt er den Zwergstern Trappist-1. Der hat ähnliche Eigenschaften wie "GJ 3512", ist statt von einem Gasriesen aber von sieben Planeten umgeben, die höchstens die Masse der Erde besitzen.

Das entspricht der gängigen Theorie zur Entwicklung von Planeten.

Demnach entstehen Planeten aus dem gleichen Material wie die Sterne, um die sie später kreisen. Ausgangspunkt ist eine rotierende Scheibe aus Gas und Staub, in deren Zentrum sich das Material immer stärker verdichtet. Sind Temperatur und Druck hoch genug, kommt es dort zur Kernfusion - ein Stern entsteht. Außenherum bilden sich feste Teilchen, die immer mehr Material aufsammeln und durch ihre Gravitation eine Gashülle ausbilden - die Planeten.

Zu wenig Material für einen Riesenplaneten

Das Problem: Die Gas- und Staubscheiben, aus denen sich massearme Sterne wie "GJ 3512" entwickeln, enthalten der Theorie zufolge zu wenig Material, als dass sich daraus große Gasplaneten entwickeln könnten.

Aufgespürt hat den ungewöhnlichen Riesenplaneten ein spanisch-deutsches Forscherkonsortium, an dem auch das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg beteiligt ist. Mit einem Spezialinstrument am Calar-Alto-Observatorium in Südspanien beobachteten die Forscher den Zwergstern "GJ 3512". Dabei stellten sie fest, dass er sich regelmäßig von uns weg und wieder zu uns hinbewegt.

Vergleich des "GJ 3512"-Systems mit anderen Zwergstern-Systemen
Guillem Anglada-Escude/ IEEC

Vergleich des "GJ 3512"-Systems mit anderen Zwergstern-Systemen

Erklären ließ sich das Phänomen nur mit einem sehr massereichen Planeten, der den Stern umkreist. Der Gasriese mit der Bezeichnung "GJ 3512 b" befindet sich etwa 30 Lichtjahre von unserer Sonne entfernt. Ein Jahr hat dort 204 Tage. Wie genau er entstanden ist, konnten die Forscher allerdings nicht abschließend klären. Sie vermuten aber, dass er sich direkt aus der Gas- und Staubscheibe entwickelt hat, statt langsam aus einem festen Teilchen heranzuwachsen.

Hintergrund ist der Mechanismus des sogenannten gravitativen Kollapses. "Ein Teil der Gasscheibe, in der die Planeten entstehen, kollabiert unter ihrer eigenen Masse", erklärt Mordasini. Möglich ist das unter anderem, weil es im äußeren Bereich der Scheibe mit Temperaturen um minus 160 Grad sehr kalt ist. Der thermische Druck kann die Gravitation der umherwirbelnden Teilchen dann schlechter ausgleichen, diese brechen zusammen. Dabei können dem Szenario zufolge Planeten entstehen.

Es bleiben jedoch Ungereimtheiten. "Warum ist der Planet nicht noch weiter gewachsen und hat sich näher an seinem Stern positioniert?", fragt Mordasini. Beides sei zu erwarten, wenn man davon ausgehe, dass die Gas- und Staubscheibe genug Material beinhaltete, um durch ihre eigene Gravitation instabil zu werden.

Die Forscher hoffen nun, mithilfe von "GJ 3512" genauer erkunden zu können, wie Planeten um massearme Sterne entstehen.

jme



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