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Mittwoch, 07.12.2016
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Astronomen entdecken jüngste neugeborene Gasriesen

Junge Exoplaneten sprechen für eine frühe Wanderung von Gasriesen

Planetare Säuglinge: Astronomen haben gleich zwei Exoplaneten aufgespürt, die gerade erst entstanden sind. Einer von beiden ist sogar noch von Resten der Urwolke umgeben. Das Spannende daran: Beide Planeten umkreisen ihre Sterne extrem eng, sind aber eigentlich viel zu groß, um so nah am Stern entstanden zu sein. Sie müssen daher noch innerhalb der Urwolke von außen nach innen gewandert sein, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
Der Super-Neptun K2-33 b ist einer der jüngsten bekannten Exoplaneten. Sein Stern besitzt noch einen Teil seiner Urwolke.

Der Super-Neptun K2-33 b ist einer der jüngsten bekannten Exoplaneten. Sein Stern besitzt noch einen Teil seiner Urwolke.

Unter den rund 2.000 heute bekannten Exoplaneten sind auffällig viele heiße Jupiter – Gasriesen, die ihren Stern hundertmal näher umkreisen als unser Jupiter die Sonne. Sie benötigen meist nur wenige Tage für einen Umlauf und sind durch die Nähe zum Stern stark aufgeheizt. Einige dieser heißen Gasriesen kreisen zudem "falschherum" um ihren Stern oder besitzen ungewöhnlich exzentrische Bahnen.

Das Spannende daran: Diese Gasriesen können der gängigen Theorie nach nicht vor Ort entstanden sein, sondern nur weit entfernt von ihrem Stern – dort, wo das Gas dicht und kalt genug ist, um bei Turbulenzen zu kollabieren und so diese Planeten zu bilden. Selbst der Jupiter bildete sich einst weiter außen im Sonnensystem und wanderte dann erst in seinen heutigen Orbit.

Gleich zwei Gasriesen im Säuglingsalter


Aber wann findet diese Wanderung statt? Geschieht dies noch in der Urwolke, bevor sich die Gesteinsplaneten gebildet haben oder aber erst danach? Bisher ließ sich diese Frage nicht beantworten, weil die Astronomen solche extrasolaren Gasriesen zwar schon in einem frühen Stadium ihrer Geburt beobachtet haben, nicht aber in der für die Wanderung kritischen Phase unmittelbar danach.


Die beiden jetzt neuentdeckten Exoplaneten geben nun erstmals Einblick in diese kritische Phase. Denn beide sind erst wenige Millionen Jahre alt und damit nach kosmischen Maßstäben quasi planetare Säuglinge. Sie gehören zu den Gasriesen, umkreisen ihre Sterne aber dennoch bereits in extremer Nähe. Und beide sind, zumindest nach Ansicht ihrer Entdecker, wahrscheinlich nicht vor Ort entstanden.

Der Stern V830 Tau ist erst zwei Millionen Jahre alt - entsprechend jung ist der Gasriese in seinem Orbit.

Der Stern V830 Tau ist erst zwei Millionen Jahre alt - entsprechend jung ist der Gasriese in seinem Orbit.

Extrem junger heißer Jupiter


Der erste planetare "Säugling" ist rund 430 Lichtjahre von uns entfernt und knapp 80 Prozent so groß wie unser Jupiter. Der Gasriese umkreist den erst rund zwei Millionen Jahre alten sonnenähnlichen Stern V830 Tau und muss daher selbst noch extrem jung sein. Trotzdem kreist er bereits in einem extrem engen Orbit: Für einen Umlauf benötigt er nur fünf Tage.

"Unsere Entdeckung enthüllt, dass ein Gasriese schon sehr bald nach der Geburt seines Sterns in dessen unmittelbarer Nähe auftauchen kann", erklärt Koautorin Elodie Hébrard von der University of York. Der junge Gasriese müsse daher schon extrem früh in diese Position gewandert sein. "Heiße Jupiter können offenbar innerhalb von weniger als zwei Millionen Jahren nach innen wandern."

Super-Neptun mit Geburtsschleier


Das zweite neuentdeckte "Planeten-Baby" ist ein heißer Super-Neptun in rund 500 Lichtjahren Entfernung: ein Gasriese von etwa der Masse des Neptun aber der eineinhalbfachen Größe. K2-33 b umkreist seinen fünf bis zehn Millionen Jahre alten Stern ebenfalls sehr eng – in nur rund einem Zwanzigstel des Abstands Sonne-Erde. Auch er benötigt für einen Umlauf rund fünf Tage.

Die Umlaufbahn von K2-33 b im Vergleich zu den Planetenbahnen in unserem Sonnensystem.

Die Umlaufbahn von K2-33 b im Vergleich zu den Planetenbahnen in unserem Sonnensystem.

Spannend bei diesen Neufund: Der Stern besitzt noch einen Teil seiner Urwolke, einen feinen, kalten Staubschleier, der weit außerhalb des Orbits von K2-33b einen Ring bildet. Das spricht dafür, dass sich bisher nur die inneren Bereiche der früheren protoplanetaren Scheibe aufgelöst haben. "Es ist extrem selten, einen Planeten in diesem frühen Stadium seiner Kindheit zu finden", sagt Koautor Sasha Hinkley von der University of Exeter.

"Wanderung schon in der Urwolke"


Beide Forscherteams kommen für "ihre" Planeten zu dem Schluss, dass diese entweder doch vor Ort entstanden sein müssen – was den gängigen Modellen der Planetenbildung widerspräche. Oder aber sie entstand weiter außen und wanderte dann nach innen, noch bevor sich die Urwolke um ihren Stern ganz aufgelöst hatte und die inneren Planeten fertig gebildet wurden.

Beide Neuentdeckungen deuten damit in die gleiche Richtung – eine sehr frühe Wanderung von Planeten und ein ziemlich dynamisches Geschehen in der Urwolke. "Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass die Architektur von Planetensystemen wahrscheinlich schon von den frühesten Stadien der Planetenbildung an hochdynamisch ist", konstatieren die Astronomen. (Nature, 2016; doi: 10.1038/nature18305; doi: 10.1038/nature18293)
(California Institute of Technology, University of Exeter, CNRS, 21.06.2016 - NPO)
 
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