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Ferne Welten: Ein heißer Jupiter in einer polaren Umlaufbahn

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Ein Forscherteam um Brett C. Addison von der australischen University of New South Wales stellte bei der Untersuchung des Exoplaneten WASP-79b fest, dass dieser heiße Jupiter sein Zentralgestirn mit einer extrem hohen Neigung gegen den Sternäquator umrundet. Die Astronomen ermittelten eine Bahnneigung von rund 106 Grad – das heißt, der Planet überfliegt bei seinen Umläufen fast die beiden Rotationspole seines Sterns. Zudem umrundet er den Stern entgegen dessen Rotationsrichtung. WASP-79b benötigt 3,66 Tage für einen Umlauf und ist im Mittel 0,054 Astronomische Einheiten oder rund 8,1 Millionen Kilometer von seinem Zentralgestirn entfernt. Daraus resultieren Temperaturen auf der Planetenoberfläche von vielen 100 Grad Celsius.

Auf die Spur der ungewöhnlichen Umlaufbahn kamen die Forscher, als sie den Stern im Hinblick auf den Rossiter-McLaughlin-Effekt untersuchten. Dieser sorgt für eine Veränderung des stellaren Spektrums, wenn ein Transitplanet bei seinen Durchgängen einen kleinen Teil der Sternscheibe verdeckt. Dann ergeben sich kleine asymmetrische Verzerrungen der beobachteten Spektrallinien, die sich bei der Untersuchung mit der Radialgeschwindigkeitsmethode zeigen. Letztere registriert feinste periodische Verschiebungen der Spektrallinien, wenn Stern und Planet den gemeinsamen Schwerpunkt umlaufen. Der Rossiter-McLaughlin-Effekt ist nach den beiden Astronomen R. A. Rossiter und D. B. McLaughlin benannt, die ihn im Jahr 1924 erstmals bei sich bedeckenden Doppelsternen beschrieben.

Mittels des Rossiter-McLaughlin-Effekts konnten bislang rund 30 Exoplaneten nachgewiesen werden, die ihren Stern mit hohen Bahnneigungen umrunden. Dieser Befund ist aber mit den gängigen Theorien der Planetenentstehung schwierig zu vereinbaren. Die meisten Astronomen gehen davon aus, dass sich Planeten in einer dichten Scheibe aus Gas und Staub bilden, die das Zentralgestirn in Äquatornähe umgibt. Diese protoplanetare Scheibe ist ein Relikt der Sternentstehung und umläuft den Stern in dessen Rotationsrichtung. Somit befinden sich die Bahnebenen der sich darin bildenden Planeten ebenfalls in der Nähe des Sternäquators und sie bewegen sich rechtläufig um das Zentralgestirn.

Um jedoch Planeten mit hohen Bahnneigungen und gegenläufigen Orbits hervorzubringen, müssen andere Vorgänge wirksam sein. Eine Möglichkeit wären dichte Vorbeiflüge von gerade entstandenen Planeten, bei denen ihre Schwerefelder miteinander wechselwirken. Dabei wird ein Planet auf Nimmerwiedersehen aus dem System herauskatapultiert, während ein anderer in einer stark geneigten Bahn zurückbleibt. Ungewöhnlich im Fall von WASP-79b ist aber, dass dies bei einem heißen Jupiter in unmittelbarer Sternnähe geschehen sein muss, denn auf der jetzigen Bahn hätte der Planet niemals entstehen können.

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