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Samstag, 01.10.2016
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Astronomen entdecken ersten Cousin des Jupiter

Junger Exoplanet 51 Eridani b liefert wichtige Einblicke in Entstehung unseres Gasriesen

Erster echter Jupiter-Zwilling: Astronomen haben erstmals einen dem Jupiter sehr ähnlichen Exoplaneten entdeckt. 51 Eridani b ist nur wenig größer als unser Gasriese und besitzt eine ähnlich methanreiche Gashülle – im Gegensatz zu den meisten anderen Exoplaneten. Das Entscheidende aber: Der Jupiter-Cousin ist noch ein kosmischer Säugling und liefert damit wertvolle Einblicke in die Bildung auch unseres Gasriesen, wie die Forscher im Fachmagazin "Science" berichten.
So könnte der junge Jupiter-Cousin 51 Eridani b aussehen.

So könnte der junge Jupiter-Cousin 51 Eridani b aussehen.

Der Gasriese Jupiter ist nicht nur der größte Planet in unserem Sonnensystem - ihm verdanken wir möglicherweise auch unsere Existenz. Wie aber dieser Riesenplanet einst entstand, dazu gibt es bisher nur Hypothesen. Nach dieser bildete sich erst ein fester Kern, der dann durch einen Schock der umgebenden Urwolke seine dichte und große Gashülle erhielt.

Fahndung mit Spezialoptik


Seltsam jedoch: Fast alle bisher endeckten jupiterähnlichen Exoplaneten sind viel zu heiß und zu groß, um auf diese Weise entstanden zu sein. Sie ähneln eher Braunen Zwergen und sind zudem erstaunlich methanarm im Vergleich zum Jupiter. Astronomen vermuten daher, dass diese heißen Gasriesen ähnlich wie Sterne durch den lokalen Kollaps einer Gaswolke gebildet wurden. Ein exoplanetares Äquivalent zu unserem eher kalten und methanreichen Jupiter fehlte aber bisher.

Jetzt haben Bruce Macintosh von der Stanford University und seine Kollegen erstmals einen solchen Jupiter-Zwilling entdeckt. Dies gelang ihnen mit Hilfe des Gemini Planet Imager, einer am Gemini South Teleskop in Chile installierten Spezialoptik. Mit ihr haben die Astronomen nach dem schwachen Lichtsignal von extrasolaren Planeten bei 600 nahegelegenen Sternen gesucht. Bei 100 davon wurden sie fündig – und einer davon ist 51 Eridani b.


Nahinfrarot-Aufnahme von 51 Eridani b mit dem Gemini Planet Imager.

Nahinfrarot-Aufnahme von 51 Eridani b mit dem Gemini Planet Imager.

Cousin unseres Jupiter?


Der Exoplanet 51 Eridani b liegt 96 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er umkreist seinen sonnenähnlichen Stern in einem 2,5-fach größeren Orbit als unser Jupiter. Wie die Messungen ergaben, besitzt dieser Exoplanet etwa die doppelte Masse unseres Gasriesen. Er ist damit der kleinste Exoplanet, der direkt beobachtet und abgebildet werden konnte. Bisher ist dies erst bei einer Handvoll von fremden Planeten gelungen, darunter dem 25 Lichtjahre von uns entfernten Formalhaut b.

Noch viel wichtiger aber: Im Gegensatz zu den meisten bisher entdeckten Gasriesen enthält die Atmosphäre von 51 Eridani b große Mengen an Methan, wie die Astronomen berichten. Er ist damit dem Jupiter ähnlicher als jeder andere bisher entdeckte Gasplanet. "Viele der bisher abgebildeten Exoplaneten haben Atmosphären, die eher kühlen Sternen gleichen", sagt Macintosh. "Dieser hier sieht aus wie ein richtiger Planet." Er sei sozusagen ein Cousin unseres Jupiter.

Kosmischer Säugling


Doch 51 Eridani b ist deutlich wärmer als Jupiter, wie Infrarotdaten zeigen: Die Oberfläche seiner Gashülle ist fast 400 Grad heiß, während in den Wolkenspitzen des Jupiter frostige minus 145 Grad herrschen. Der Grund dafür: 51 Eridani b ist ein Säugling verglichen mit unserem Gasriesen. Denn er ist gerade einmal 20 Millionen Jahre alt, wie die Astronomen berichten. Unser Sonnensystem entstand dagegen bereits vor rund 4,5 Milliarden Jahren.

Dadurch speichert der Exoplanet noch die Hitze seiner Entstehung in sich. Das machte ihn einerseits im Infrarot hell genug, um aufgespürt zu werden. Andererseits gibt es wertvolle Hinweise darauf, wie genau dieser Gasriese gebildet wurde. Denn im Gegensatz zu vielen anderen extrasolaren Gasriesen ist er trotz seiner Wärme kalt genug, um auf die für den Jupiter postulierte Weise entstanden zu sein.

Ähnlicher "Kaltstart" wie Jupiter?


"51 Eri b ist der erste Planet, der kalt genug und nah genug an seinem Stern ist, um tatsächlich auf die 'altmodische Weise' entstanden zu sein", sagt Macintosh. Er könnte bestätigen, dass auch Gasriesen ähnlich beginnen wie unsere Erde – durch Akkretion von Gesteinsbrocken und Gasen, statt durch einen lokalen Kollaps der Gaswolke.

"Dieser Planet könnte genauso gebildet worden sein wie Jupiter – und auch das gesamte Planetensystem könnte dem unsrigen sehr ähneln", so Macintosh. Die Entdeckung von 51 Eridani b enthüllt damit nicht nur den ersten fernen Cousin des Jupiter. Sie liefert auch wertvolle Einblicke darin, wie sich dieser einst bildete. (Science, 2015; doi: 10.1126/science.aac5891)
(Stanford University / Science, 14.08.2015 - NPO)
 
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