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Exoplaneten-Forschung: Jupiters junger, dicker Cousin gewogen

Ein jupiterähnlicher Planet umkreist den Stern Beta Pictoris, meldeten Forscher 2008. Nun konnten zwei Wissenschaftler aus Leiden mit Hilfe von Satellitendaten aus den 1990er Jahren seine Masse bestimmen: Er wiegt ungefähr elfmal so viel wie unser hauseigener Gasriese, ist aber nur wenige Millionen Jahre alt, quasi ein planetarischer Säugling.
Exoplanet Beta Pictoris b (künstlerische Darstellung)Laden...

Exoplaneten – Planeten, die zu einem fremden Sternsystem gehören – waren bis vor rund 20 Jahren noch in der Fachwelt umstritten. Inzwischen ist aber klar: Planetenbildung ist keine Besonderheit, sondern die Regel bei der Sternentstehung, es sind tausende Exoplaneten bekannt. Seitdem haben sich ganz verschiedene Methoden etabliert, um sie zu entdecken. Neben der direkten Beobachtung, die sehr aufwändig ist, weil Planeten nur Sternlicht reflektieren und nicht selbst leuchten, gibt es zum Beispiel die Astrometrie, bei der winzige Änderungen der Sternposition durch die Gravitationskraft eines umlaufenden Planeten gemessen werden. Nun haben Forscher der Sternwarte Leiden einen Planeten in den Daten der Satelliten Hipparcos und Gaia nachgewiesen, der bereits zuvor durch direkte Beobachtung bekannt war. So konnten offene Fragen über diesen jungen, dicken Cousin von Jupiter geklärt werden.

Scheibe und Planet um Beta PictorisLaden...
Scheibe und Planet um Beta Pictoris | Die Infrarotaufnahme zeigt das System um den jungen Stern Beta Pictoris. Der Stern im Zentrum ist nicht zu sehen, da er für die Beobachtung ausgeblendet wurde. Dagegen ist die Staubscheibe in der Kantenansicht deutlich zu erkennen. Zudem zeigt sich in einem Abstand von rund neun Astronomischen Einheiten ein großer Gasplanet.

Ignas Snellen und Anthony Brown stellen ihre Arbeit in einem Kurzbericht in »Nature Astronomy« vor. Sie haben die Datensätze des Hipparcos-Satelliten aus den 1990er Jahren sowie der modernen Raumsonde Gaia kombiniert und konnten so den Einfluss des Planeten auf die Position seines Muttersterns während seiner Runden um den Stern sehr genau messen. Da der Einfluss umso größer ist, je schwerer der Planet ist, konnten die Wissenschaftler seine Masse bestimmen. Gleichzeitig ändert die Länge der Umlaufdauer auch diesen Effekt, denn je näher der Planet den Stern umkreist, desto weniger bewegt sich auch der Stern. Da aber fast 30 Jahre an Daten zur Verfügung stehen, können die Forscher dem Stern sozusagen beim Wackeln zuschauen und so eine untere Grenze für die Umlaufzeit bestimmen. Der Gasriese benötigt für einen Orbit um Beta Pictoris mehr als 22 Jahre und bringt ungefähr elf Jupitermassen auf die Waage.

Beta Pictoris ist wegen seiner Lage am Himmel von Deutschland aus nicht zu sehen. Er ist der zweithellste Stern im südlichen Sternbild Maler, etwa 63 Lichtjahre von uns entfernt und extrem jung – verschiedene Methoden der Altersbestimmung ergeben zwischen 12 und 20 Millionen Jahre. Den Stern gab es also noch nicht, als beispielsweise die Dinosaurier die Erde beherrschten. Der Planet muss demnach ein extrem junges Exemplar sein, ein Glücksfall für die Wissenschaftler, die hier praktisch einem Sternsystem bei der Geburt zusehen – so ist es möglich, unterschiedliche Theorien der Planetenentstehung mit der Praxis zu vergleichen.

34/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 34/2018

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