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Exoplaneten: Gleich sechs Minineptune auf besonderen Bahnen

Den Stern HD 110067 umkreisen sechs Planeten in geringem Abstand. Verglichen mit unserem Sonnensystem würden sie sich alle innerhalb der Umlaufbahn des Merkurs tummeln. Und sie zeigen bei ihren Umlaufdauern noch eine Besonderheit.
Künstlerische Darstellung des Exoplaneten K2-18 b, der um einen roten Zwergstern kreist. Der Planet ist als große blaue Kugel dargestellt, sein Zentralstern im Hintergrund rot.
Sechs Minineptune umrunden den Stern HD 11067 im Sternbild Haar der Berenike.

Rund 100 Lichtjahre von uns entfernt befindet sich im eher unauffälligen Sternbild »Haar der Berenike« der Stern HD 110067. Mit Daten der Weltraumteleskope TESS von der NASA und vom europäischen Satelliten CHEOPS konnte eine Gruppe um Rafael Luque von der University of Chicago insgesamt sechs Planeten im Umlauf um diesen Stern des Spektraltyps K0 nachweisen, der etwas kleiner und masseärmer als unsere Sonne ist. Sie veröffentlichte ihre Ergebnisse im Fachjournal »Nature«. Schon im Jahr 2020 hatten die Messdaten von TESS darauf hingewiesen, dass HD 110067 von Planeten umrundet wird. Zunächst ergaben die Analysen, dass mindestens zwei Planeten den Stern umkreisen, von denen einer eine Umlaufperiode von 5,46 Tagen aufweisen sollte, beim zweiten Planeten ließ sich erst einmal keine Umlaufdauer bestimmen.

Bei TESS und CHEOPS wird die Transitmethode eingesetzt, das heißt, mit beiden Satelliten wird nach periodisch wiederkehrenden geringfügigen Verdunklungen des Zentralgestirns Ausschau gehalten. Sie werden von aus unserer Sicht vor der Sternscheibe vorbeiziehenden Planeten erzeugt. Aus den theoretischen Daten über den Stern und der Tiefe der Verdunklungen lassen sich die Durchmesser, die Umlaufperioden und daraus die Entfernungen der Planeten zum Zentralgestirn ermitteln.

Zwei Jahre nach den ersten Beobachtungen wurde HD 110067 erneut mit TESS untersucht. Aus der Kombination beider Datensätze ergab sich, dass die ursprüngliche Vorstellung von diesem Planetensystem nicht stimmen konnte. Aber auch die neuen Messungen reichten für eine sinnvolle Interpretation nicht aus. Daher entschloss sich das Team um Luque dazu, den europäischen Satelliten CHEOPS für zusätzliche Beobachtungen hinzuzuziehen. Nun zeichnete sich ein dritter Planet in den kombinierten Messdaten ab und dabei ergab sich eine interessante Erkenntnis: Die drei Planeten befinden sich in orbitaler Resonanz bei ihrem Umlauf um ihr Zentralgestirn. Das bedeutet, ihre Umlaufdauern stehen jeweils in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander.

Die sechs Planeten von HD 110067 | Sechs Welten vom Typ Minineptun umrunden den Stern HD 110067 in geringem Abstand. Die Umlaufzeiten aller Planeten stehen in ganzzahligen Verhältnissen zueinander, der Fachbegriff dazu lautet: Sie befinden sich in Resonanz.

Der äußerste dieser zunächst drei Planeten benötigt 20,52 Tage für einen Umlauf, der nächstinnere 13,67 Tage, was einem Faktor 1,5 oder einem Verhältnis von 2:3 entspricht. Das bedeutet, wenn der äußere Planet zweimal das Zentralgestirn umrundet, vollführt die innere Welt drei Umkreisungen. Dies zeigt sich auch beim innersten Planeten mit 9,11 Tagen Umlaufdauer, auch hier beträgt das Verhältnis der Umlaufdauer zum mittleren Planeten 2:3. Aber in den Messdaten steckte noch mehr, schließlich gelang es, noch drei zusätzliche Welten aufzuspüren, die HD 110067 in noch größerem Abstand umkreisen und ebenfalls in Resonanz zueinander stehen. Alle sechs Welten umrunden in geringem Abstand ihren Stern, ihre Bahnen würden sich im Vergleich zu unserem Sonnensystem weit innerhalb des Orbits des sonnennächsten Planeten Merkur befinden.

Derzeit sind neun Exoplanetensysteme mit fünf oder mehr Planeten bekannt, das berühmteste unter ihnen dürfte das System Trappist-1 sein, bei dem mindestens sieben erdgroße Gesteinswelten einen leuchtschwachen Roten Zwerg umkreisen. Bei den Planeten um HD 110067 handelt es sich dagegen um so genannte Minineptune, gasreiche Welten mit dem 1,9- bis 2,6-fachen Erddurchmesser und Massen zwischen dem Vier- bis Achtfachen unserer Erde. Sie alle sind recht heiß, auf dem innersten Planeten dürfte die mittlere Temperatur rund 530 Grad Celsius betragen, auf dem äußersten immerhin noch rund 170 Grad Celsius. Somit sind sie für Leben, wie wir es kennen, eher ungeeignet.

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