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Seltsames Planetensystem: Exoplaneten auf Abwegen

Zwei Exoplaneten umkreisen ihren Stern im rechten Winkel zu ihren normalen Bahnen. Ein dritter dagegen umkreist seinen Stern dort, wo man ihn erwarten würde. Doch warum?
Künstlerische Darstellung eines Exoplaneten vor einem Stern

Wie dramatisch ein Sonnensystem in seiner Frühzeit durcheinandergerüttelt werden kann, zeigen drei Exoplaneten um den 150 Lichtjahre entfernten Stern HD3167. Während einer der Planeten ganz gewöhnlich um den Äquator seines Muttergestirns kreist, wandern die beiden anderen auf Umlaufbahnen, die über die Pole des Sterns führen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Arbeitsgruppe um Vincent Bourrier von der Université de Genève anhand von Daten des Very Large Telescope in Chile und des Weltraumteleskops CHEOPS, zusammen mit älteren Messungen des Instruments HARPS-N am italienischen Galileo National Telescope auf der Kanareninsel La Palma.

Wie das Team in »Astronomy & Astrophysics« berichtet, umkreist der innerste Planet des Systems, ein Gesteinsplanet mit etwa fünf Erdmassen, seinen Stern auf einer recht gewöhnlichen äquatorialen Bahn, wenn auch mit 23 Stunden in sehr kurzer Zeit. Die anderen beiden Bestandteile des Systems dagegen, zwei Mini-Neptune mit Umlaufzeiten von 8,5 und etwa 30 Tagen, wandern um den Stern in einem Winkel von etwa 110 Grad zu seinem Äquator – nahezu senkrecht zur Umlaufbahn des inneren Planeten.

Natürlich kann man einen Exoplaneten in so großer Entfernung nicht direkt vor dem Stern entlangziehen sehen. Die Arbeitsgruppe maß die Winkel der Umlaufbahnen indirekt mit Hilfe des Rossiter-McLaughlin-Effekts, bei dem ein vorüberziehender Planet erst die auf den Beobachter zurotierende Hälfte des Sterns bedeckt und dann jene, die sich von ihm wegdreht. Die Veränderung des Doppler-Effekts der Sternenrotation kann man im Licht des Sterns messen und so die Positionen des Planeten während des Transits erschließen. Tatsächlich machten Bourrier und sein Team das bei den beiden inneren Planeten – der äußere zieht von der Erde aus gesehen nicht vor dem Stern vorbei. Dessen Umlaufbahn erschlossen sie anhand der Bahndaten des mittleren Begleiters.

Trotz der so unterschiedlichen Umlaufbahnen seien die drei Planeten ziemlich sicher alle aus der ursprünglichen Staubscheibe um den Stern hervorgegangen, schreibt das Team. Erst später seien ihre Umlaufbahnen in den kuriosen Winkel gekippt worden. Verantwortlich dafür macht die Arbeitsgruppe ein weiteres Objekt in diesem System, das ebenfalls den Zentralstern umkreist und durch seine Schwerkraft die Bahnen der Exoplaneten aus ihrer ursprünglichen Orientierung kippen ließ. Der innere Planet dagegen kreist so nah am Stern, dass dessen Einfluss ihn auf der ursprünglichen Bahn hielt.

Der vierte Begleiter ist bisher unentdeckt – Bourriers Team will ihn nun anhand weiterer Messungen aufspüren. Das kuriose Planetensystem um HD3167 verspricht neue Erkenntnisse über die Evolution von Planetensystemen. Sie könnten unter anderem erhellen, wie es zum Einschlag jenes Himmelskörpers kam, der den Mond entstehen ließ – oder warum der Eisriese Uranus quasi auf der Seite liegt.

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