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Exoplaneten: Planet oder nicht?

Ein Begleiter eines Braunen Zwergs
Der neuentdeckte Himmelskörper ist ein Begleiter des 460 Lichtjahre von uns entfernten Braunen Zwergs 2Mass J044144 im Sternbild Stier. Er umrundet sein Zentralgestirn in einem Abstand von 24 Astronomischen Einheiten (AE, eine AE ist die Entfernung der Erde zur Sonne: 150 Millionen Kilometer). Auf unser Sonnensystem übertragen, würde der Himmelskörper zwischen den Bahnen von Saturn und Uranus umlaufen.

Der Begleiter des Braunen Zwergs 2Mass J044144
Der Begleiter des Braunen Zwergs 2Mass J044144 | Mit dem Weltraumteleskop Hubble gelang diese Aufnahme des Begleiters des Braunen Zwergs 2Mass J044144 im Sternbild Stier. Im rechten Bild ist das Licht des Zentralgestirns ausgefiltert, so dass der Begleiter besser sichtbar ist.
Der Begleiter weist eine Masse zwischen fünf und zehn Jupitermassen auf, was ihn als Planeten klassifizieren würde. Sein Zentralgestirn erreicht dagegen eine Masse von rund 20 Jupitermassen. Die Astronomen stufen bislang alle stellaren Begleiter mit einer Masse von weniger als 13 Jupitermassen als Planeten ein, darüber folgt von 13 bis etwa 80 Jupitermassen die Region der Braunen Zwerge. Objekte, deren Massen mehr als 80 Jupitermassen betragen, zünden in ihrem Innern die Fusion von Wasserstoff zu Helium und sind deswegen Sterne.

Braune Zwerge enthalten jedoch zuwenig Masse, um in ihrem Inneren diese Fusion, die Energiequelle der meisten Sterne, in Gang zu bringen. Allerdings kommt es in Gasbällen mit Massen oberhalb von 13 Jupitermassen kurz nach ihrer Entstehung für wenige Millionen Jahre zur Fusion des schwereren und seltenen Wasserstoffisotops Deuterium zu Helium, so dass sie zumindest kurzzeitig wie Sterne leuchten. In masseärmeren Objekten finden dagegen niemals Fusionsprozesse statt.

Ein Forscherteam um Kamen Todorov an der Penn State University nutzte das Weltraumteleskop Hubble und das Acht-Meter-Teleskop Gemini, um 32 verschiedene Braune Zwerge zu untersuchen. Dabei stießen sie bei 2Mass J044144 auf den Begleiter.

Das System 2Mass J0444144 (Computergrafik)
Das System 2Mass J0444144 (Computergrafik) | So kann man sich das System 2Mass j044144 im Sternbild Stier vorstellen. Ein Brauner Zwerg (links) der von einer Gas- und Staubscheibe umgeben ist, wird von einem masseärmeren Begleiter (rechts) umrundet. Beide Himmelskörper enthalten zuwenig Masse, um als Sterne am Himmel zu leuchten.
Spektrale Untersuchungen weisen darauf hin, dass sich der Braune Zwerg und sein Begleiter vor etwa einer Million Jahren bildeten. Damit wäre jedoch der planetenartige Begleiter in kürzerer Zeit entstanden, als es bei Planeten um "richtige" Sterne üblich ist. Hier bilden sie sich aus einer Scheibe aus Gas und Staub, die den Äquator des Sterns umgibt und ein Relikt aus dessen Entstehungszeit ist. Die Forscher nehmen an, dass sich der Bildungsprozess über einige wenige Millionen Jahre hinzieht.

Das Forscherteam um Todorov diskutiert derzeit drei mögliche Szenarien, wie sich der Begleiter des Braunen Zwergs bildete. Im ersten Szenario bildet sich zunächst in einer zirkumstellaren Scheibe aus dem Staub ein fester Himmelskörper aus Gestein mit der zehnfachen Masse der Erde. Dieser Gesteinskern zieht dann in kürzester Zeit einen Gasmantel aus der unmittelbaren Umgebung an.

Das zweite Szenario vermutet, dass sich eine größere Ansammlung aus Gas und Staub im Umfeld des Braunen Zwergs direkt zu einem planetenähnlichen Objekt zusammenballte. Das dritte Szenario geht davon aus, dass sich sowohl der Braune Zwerg als auch der Begleiter direkt und gleichzeitig aus der kollabierenden Gaswolke bildeten. Damit würde das System 2Mass J04144 einem extrem massearmen Doppelstern entsprechen.

Sollte das letzte Szenario richtig sein, so wäre der Begleiter von 2Mass J04144 ein Beleg dafür, dass Objekte mit planetarer Masse durch den gleichen Prozess entstehen können, der auch zur Bildung von Sternen führt. Das Forscherteam hält dieses Szenario für das wahrscheinlichste, da der Begleiter zu jung ist, um sich aus einer Staubscheibe um den Zentralkörper zu bilden.

Auch die spontane und schnelle Zusammenballung einer Gas- und Staubansammlung in der Nähe des Braunen Zwergs gilt als unwahrscheinlich, da ein Brauner Zwerg keine so massereiche Gas- und Staubscheibe aufweisen sollte. Nun müssen die Forscher darüber nachdenken, ob massearme Begleiter von Planetenmasse, die durch den direkten Kollaps einer Gas- und Staubwolke entstehen, zu den Planeten gerechnet werden können oder eine neue Objektklasse darstellen.

Tilmann Althaus

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