Die Entdeckung eines außergewöhnlichen Mehrplanetensystems hat gezeigt, dass sogenannte „heiße Jupiter“-Planeten möglicherweise doch keine einsamen Riesen sind. Die Ergebnisse könnten Wissenschaftler dazu zwingen, ihre Modelle zur Entstehung von Planeten und zur Entwicklung von Planetensystemen zu überarbeiten.
Das System mit dieser unerwarteten Struktur ist um den K-Typ-Stern WASP-132 zentriert, der sich etwa 403 Lichtjahre entfernt im Sternbild Lupus befindet. Seine Bewohner sind der heiße Jupiter (WASP-132b), eine neu entdeckte innere Supererde (WASP-132c) und ein äußerer ferner Eisriesenplanet (WASP-132d).
Die Entdeckung wurde von einem Forscherteam aus verschiedenen Instituten gemacht, darunter der Universität Genf (UNIGE), dem Nationalen Forschungsschwerpunkt (NCCR) Planets, den Universitäten Bern (UNIBE) und Zürich (UZH).
Der heiße Jupiter WASP-132 mit einer Masse von knapp der Hälfte der Jupitermasse umkreist seinen Stern in etwas mehr als sieben Erdentagen. Die Supererde mit etwa der sechsfachen Masse der Erde umkreist den Stern in etwas mehr als 24 Stunden. Der äußere eisige Riesenplanet mit der fünffachen Masse des Jupiter umkreist den Mutterstern in fünf Jahren.
Wissenschaftler untersuchen dieses System seit 2006 im Rahmen des Wide-Angle Search for Planets (WASP)-Programms. Im Jahr 2021 entdeckte der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA die Supererde, eine faszinierende Entwicklung, die darauf schließen lässt, dass WASP-132 ein bemerkenswertes Planetensystem ist. Wissenschaftler kennen nun die außergewöhnliche Struktur des WASP-132-Systems genauer. Die Tatsache, dass es seit fast zwei Jahrzehnten untersucht wird, hat es nicht davon abgehalten, Überraschungen zu liefern.
„Dies ist eine Erinnerung daran, dass Planetensysteme sehr vielfältig sind und dass es immer noch viele Dinge im Zusammenhang mit der Planetenentstehung und der frühen Entwicklung junger Systeme gibt, die wir nicht verstehen“, sagte Teammitglied und Astronom der Universität Zürich, Ravit Helled, gegenüber Space.com .
Wie werden heiße Jupiter zu kosmischen Einzelgängern?
Heiße Jupiter sind Gasriesen mit einer Masse, die oft um ein Vielfaches größer ist als die des Jupiters in unserem Sonnensystem. Außerdem kreisen sie unglaublich nahe um ihren Mutterstern, was seltsam ist, weil Wissenschaftler davon ausgehen, dass sich solch große Welten nur schwer in der Nähe eines Sterns bilden könnten, und zwar in Wolken aus Gas und Staub, die Planeten hervorbringen, den sogenannten protoplanetaren Scheiben, die um Sternkörper wirbeln.
Daher vermuten Wissenschaftler, dass heiße Jupiter nicht dort beginnen, wo wir sie heute beobachten, sondern nach innen zu ihren Sternen „wandern“. Man geht davon aus, dass sie „einsam“ sind, weil die Wanderung theoretisch zur Ansammlung oder zum Ausstoß von Planeten in einer inneren Umlaufbahn führt.
„Wir glauben, dass sich heiße Jupiter in großen radialen Abständen von ihrem Stern bilden und dann nach innen zu ihren aktuellen Umlaufbahnen wandern“, sagte Helled. „Es wird erwartet, dass diese Migration entweder zur Akkretion (der Ansammlung von Material auf dem heißen Jupiter) oder zur Streuung fester Körper oder sogar Protoplaneten führt, was die Planetenbildung ‚unterbricht‘.“
Dennoch ist die Supererde in diesem System näher am Zentralstern als ihr heißer Bruder Jupiter, was diese Theorie in Frage stellt. Helled fügte hinzu, dass die Tatsache, dass es im WASP-132-System einen eisigen Riesenplaneten jenseits des heißen Jupiter gibt, zeigt, dass sich in der Nähe eines heißen Jupiters immer noch Planeten bilden können.
Die Tatsache, dass die Umlaufbahnen dieser Welten durch die innere Wanderung von WASP-312b nicht destabilisiert wurden, deutet darauf hin, dass es möglicherweise einen stabileren und dynamischeren „kühleren“ Migrationspfad gibt, entlang dem sich heiße Jupiter nach innen bewegen.
„Es liefert auch wichtige Einschränkungen für die Entstehungszeitskala der WASP-132-Planeten und die Bedingungen der protoplanetaren Scheibe, die zur Entstehung dieses Systems geführt haben“, sagte Helled.
Das Team weiß immer noch nicht, was das WASP-132-System im Vergleich zu anderen Planetensystemen mit einsamen heißen Jupitern so sehr unterscheidet.
„Das ist es, was wir als nächstes untersuchen müssen, sowohl theoretisch im Hinblick auf die Modellierung der Entstehung eines solchen Systems als auch beobachtend, indem wir die Häufigkeit des Auftretens multiplanetarer Systeme bestimmen, zu denen ein heißer Jupiter gehört“, erklärte Helled. „Wir müssen an Modellen arbeiten, die zur Entstehung eines solchen Systems führen können, und verstehen, wie häufig solche Systeme vorkommen.“
Die Untersuchungen von WASP-132 werden fortgesetzt, während die Wissenschaftler auf Daten der Sternkartierungsraumsonde Gaia warten, die dieses System seit 2014 untersucht. Diese könnten mehr über seine Bewohner verraten, einschließlich eines möglichen „gescheiterten Sterns“, eines Braunen Zwergs ganz am Rande.
In der Zwischenzeit könnte die Existenz eines solchen Systems eine Revision unseres Verständnisses heißer Jupiter auslösen.
„Ich hoffe, dass diese Studie weitere Untersuchungen zur Entstehung heißer Jupiter, zur Rolle der Migration bei der Entstehung von Planetensystemen und zur erwarteten Vielfalt von Planetensystemen, zu denen ein heißer Jupiter gehört, anregen wird“, sagte Helled.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Mittwoch (15. Januar) in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
