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Sonntag, 20.08.2017
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Astronomen entdecken heißesten Exoplaneten

Temperaturen von mehr als 4.300 Grad zerstören alle Moleküle in der Gashülle

Planetarer Hitzerekord: Astronomen haben den heißesten bisher bekannten Exoplaneten entdeckt. Auf seiner Tagseite ist es mit gut 4.300 Grad so heiß, dass selbst stabilste Gasmoleküle in ihre Atome zerfallen. Die extreme UV-Strahlung von seinem nahen Stern entreißt dem KELT-9b getauften Planeten zudem große Teile seiner Atmosphäre. Sowohl Stern als auch Planet sind damit mit Abstand die extremsten jemals per Transit beobachteten, wie die Forscher im Fachmagazin "Nature" berichten.
So könnten der Stern KELT-9 und sein Planet KELT-9b aussehen. Die intensive Strahlung des Sterns heizt die Tagseite des Planeten auf gut 4.300 Grad auf.

So könnten der Stern KELT-9 und sein Planet KELT-9b aussehen. Die intensive Strahlung des Sterns heizt die Tagseite des Planeten auf gut 4.300 Grad auf.

Inzwischen haben Astronomen mehr als 3.000 Planeten um andere Sterne aufgespürt, darunter auch einige sehr ungewöhnliche Exemplare. So gibt es Exoplaneten aus Diamant mit einer Atmosphäre aus Blausäure, Gasriesen mit Wolken aus Rubinen und Saphiren, aber auch Planeten mit einem Kometenschweif oder riesigen Ringen.

"Extremisten" gesucht


Eines aber ist bisher extrem selten: Exoplaneten, die um sehr heiße Sterne des Spektraltyps A oder B kreisen. Diese Sterne sind heißer als 7.000 Grad Celsius und baden ihre Begleiter in extrem energiereichem UV-Licht. Wie Planeten um solche Sterne aussehen und welchen Bedingungen sie ausgesetzt sind, war bisher weitgehend unbekannt, denn erst sechs solcher Exemplare sind bisher entdeckt worden.

Einen besonders rekordverdächtigen Exoplaneten dieser Art haben nun Astronomen um Scott Gaudi von der Ohio State University in Columbus entdeckt. Dies gelang ihnen durch Analyse von Daten des Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT), einem Teleskop, das gezielt nach Transits von Planeten vor besonders hellen Sternen sucht.


Hitzerekord für Stern und Planet


Fündig wurden die Astronomen beim Stern KELT-9, auch als HD 195689 bezeichnet. Dieser hat die 2,5-fache Masse der Sonne und ist fast doppelt so heiß wie sie: Seine mittlere Oberflächentemperatur liegt bei knapp 10.000 Grad, wie die Forscher berichten. Beim Licht dieses Sterns beobachteten sie eine Abschattung um 0,6 Prozent, die sich regelmäßig alle 1,48 Tage wiederholt – ein Hinweis auf einen umkreisenden Planeten.

"Damit ist KELT-9 der mit Abstand heißeste, massereichste und leuchtstärkste Stern, der einen mittels Transit beobachtbaren Planeten besitzt", berichten Gaudi und seine Kollegen. Nähere Analysen ergaben, dass der Planet KELT-9b im Mittel 3.776 Grad heiß ist. Auf seiner Tagseite herrschen wahrscheinlich sogar Temperaturen von mehr als 4.300 Grad. Damit ist dieser Planet gut 1.000 Grad heißer als jeder andere bisher bekannte Exoplanet und so heiß wie die Sterne Aldebaran oder Arcturus.

Zerrissene Moleküle und entweichende Gase


Die enorme Hitze hat für den Planeten extreme Folgen: Es ist auf ihm so heiß, dass selbst stabilste Moleküle in seiner Gashülle zerfallen und in ihre atomaren Bestandteile zerlegt werden. Das ist bisher einzigartig unter den Exoplaneten. "Der starke Einstrom extremer UV-Strahlung könnte zu einer einzigartigen Photochemie in der Atmosphäre des Planeten führen", erklären die Forscher.

Die hohen Temperaturen kombiniert mit der eher geringen Schwerkraft blähen die Gashülle von KELT-9b stark auf: "Dies führt zu einer der am weitesten hinausreichenden Atmosphären aller bekannten Transit-Planeten", so Gaudi und seine Kollegen. Sie vermuten, dass die extreme UV-Strahlung vom nahen Stern dem Planeten ständig Gas entreißt – pro Sekunde zehn Milliarden Kilogramm. Das bedeutet im Extremfall, dass der Planet in weniger als 600 Millionen Jahren seine Atmosphäre komplett verlieren könnte.

KELT-9b könnte von seinem Stern verschlungen werden. Denn dieser wird schon in rund 200 Milionen Jahren beginnen, sich allmählich in einen Roten Riesen zu verwandeln.

KELT-9b könnte von seinem Stern verschlungen werden. Denn dieser wird schon in rund 200 Milionen Jahren beginnen, sich allmählich in einen Roten Riesen zu verwandeln.

Tod durch Verschlingen?


Bevor es allerdings dazu kommt, könnte KELT-9b bereits auf andere Weise zerstört werden: Die Astronomen schätzen, dass sein Stern bereits in rund 200 Millionen Jahren das Ende seiner jetzigen Lebensphase erreichen wird. Er wird sich dann erst zu doppelter, dann zu dreifacher Größe aufblähen und schon wenig später zu einem Roten Riesen heranwachsen.

"An diesem Punkt wird die Sternenoberfläche den Orbit von KELT-9b erreichen", berichten die Forscher. "Was dann genau mit Stern und Planeten geschehen wird, ist jedoch alles andere als klar." Sollte der Planet keinen festen Kern besitzen, dann würde er wahrscheinlich vom wachsenden Stern verschlungen werden. Besitzt KELT-9b jedoch einen Gesteinskern, dann könnte dieser vielleicht sogar als Planetenrelikt überleben – ähnlich wie bei zwei im Jahr 2011 entdeckten Exoplaneten der Fall.

Die Astronomen hoffen, dass weitere Beobachtungen dieses ungewöhnlichen Planeten und seines Sterns mehr Informationen über solche extremen Himmelskörper liefern werden. Das Hubble- und das Spitzer-Weltraumteleskop könnten sich dafür besonders eignen. Noch genauerer Daten soll dann das im Jahr 2018 ins All startende James Webb-Weltraumteleskop der NASA liefern. (Nature, 2017; doi: 10.1038/nature22392)
(Nature, 06.06.2017 - NPO)
 
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