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Exoplaneten: "Geisterfahrer" in fremden Sonnensystemen

Geisterfahrer-Exoplanet
In unserem Sonnensystem umlaufen die acht großen Planeten unser Zentralgestirn in der gleichen Richtung wie die Sonne rotiert. Auch bei den meisten der derzeit bekannten 446 Exoplaneten ist das der Fall. Nun löst die Entdeckung von gleich sechs Exoplaneten, die in Gegenrichtung ihre jeweiligen Sterne umrunden, Verwunderung unter den Astronomen aus, denn eigentlich sollte es so etwas nicht geben.

Die derzeitigen Modelle der Planetenentstehung gehen davon aus, dass sich die Sterntrabanten in einer dichten Scheibe aus Gas und Staub bilden, die den jeweiligen Mutterstern in Äquatornähe umgibt. Diese "protoplanetare" Scheibe rotiert im selben Drehsinn wie der Stern, und daher sollte man annehmen, dass sich die neu bildenden Planeten mehr oder weniger in der gleichen Umlaufebene befinden und ihren Stern in der gleichen Richtung umkreisen.

Nachdem ein Forscherteam um Andrew Cameron an der University of St. Andrews im Rahmen des Projekts "Wide Angle Search for Planets" (WASP) auf die sechs Ausreißer gestoßen war, wurden detailliertere Beobachtungen mit empfindlicheren Teleskopen und Spektrografen der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile durchgeführt, um diese Himmelskörper endgültig zu bestätigen und genauer zu charakterisieren.

Als die Astronomen im Rahmen der Untersuchungen insgesamt 27 "heiße Jupiter", also Gasplaneten, die ihre Muttersterne in extrem geringen Abständen umrunden, detailliert unter die Lupe nahmen, stellten sie fest, dass mehr als die Hälfte dieser Welten deutlich gegen die Rotationsachse ihres Zentralgestirns geneigt ihre Sterne umrunden. Sechs von ihnen sogar in Gegenrichtung.

Seit die ersten "heißen Jupiter" vor 15 Jahren entdeckt wurden, war ihre Entstehung ein Rätsel. Eigentlich sollten sich Gasplaneten nicht so nah bei einem Stern bilden können, da sie im Kern aus einer Mischung von Gesteinen und Wassereis bestehen, wie sie nur in den kühlen Außenbezirken eines Sonnensystems zu finden sind. Die heißen Jupiter müssen sich demnach weit entfernt von ihrem Muttersternen gebildet haben und danach immer näher an sie herangewandert sein.

Viele Astronomen vermuten, dass diese Wanderungen auf gravitative Wechselwirkungen mit der Gas- und Staubscheibe, aus denen sie sich bildeten, zurückzuführen sind. Dieser Vorgang dauert Modellen zufolge einige wenige Millionen Jahre und führt aber zu einer Umlaufbahn nahe der Äquatorebene und in Rotationsrichtung des Muttersterns. Diese Theorie kann somit die "Geisterfahrer" und die stark geneigten Planetenbahnen nicht erklären.

Der rückläufige Drehsinn der Planetenbahn erkläre sich dadurch, so vermuten die Forscher, dass diese Welten nicht mit ihrer Staubscheibe wechselwirkten, sondern mit weiter außen befindlichen planetaren oder stellaren Begleitern ihres Muttersterns. Durch diese Wechselwirkungen mit ihren Schwerefeldern kann ein massereicher Exoplanet in eine stark geneigte und sehr exzentrische Umlaufbahn gelangen, die ihn sehr dicht an seinen Mutterstern heranführt. Durch Gezeitenreibung würde er immer bei den größten Annäherungen an sein Zentralgestirn Bewegungsenergie verlieren, bis er sich schließlich in einer annähernd kreisförmigen Bahn in Sternnähe befindet. Diese kann dann eine beliebige Neigung zur Rotationsachse des Sterns aufweisen.

Bei zwei der gegenläufigen Exoplaneten stießen die Forscher in den jeweiligen Sonnensystemen bereits auf weitere massereiche Begleiter, die möglicherweise die Ursache für die ungewöhnlichen Bahnen ihrer sternnahen Verwandten sind. Nun soll auch in den anderen Planetensystemen intensiv nach weiteren Planeten in größerer Entfernung zum Stern gesucht werden.

Tilmann Althaus

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