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Exoplaneten: Schiefe Umlaufbahn von XO-3b stellt Astronomen vor Rätsel

XO-3b läuft nicht in der Äquatorebene seines Sterns | Nach gängigen Theorien enstehen Planeten zusammen mit ihren Sternen aus einer rotierenden Staubscheibe. Demnach müssten sie in der selben Ebene rotieren wie diese. Der 2009 entdeckte Exoplanet XO-3b scheint jedoch eine stark gegenüber dem Sternäquator gekippte Umlaufbahn zu besitzen. Dies ließe sich nur mit einer sehr lebhaften Vergangenheit wie einer großen Kollision erklären. Da der Gasriese jedoch 13-mal so massereich ist wie Jupiter, ist dies allerdings schwierig vorstellbar.
Ein internationales Team aus Astronomen stieß auf einen Exoplaneten, dessen Umlaufbahn stark gegenüber der Äquatorebene seines Zentralgestirns geneigt ist. XO-3b besitzt etwa 13-mal mehr Masse als Jupiter und umläuft seinen Stern in einem stark elliptischen Orbit in nur 3,5 Tagen. Damit entzieht er sich gänzlich den gängigen Modellen zur Entstehung von Planeten, die allesamt für große Gasriesen eine wenig exzentrische Bahn im äußeren Bereich der Rotationsscheibe vorhersagen. Die Frühphase eines Sonnensystems könnte somit ein noch turbulenterer Zeitraum mit etlichen Kollisionen sein als bisher vermutet.

XO-3b liegt im Sternbild Giraffe, etwa 850 Lichtjahre von der Erde entfernt. 2007 wurde er von mehreren Teleskopen mit der Transit-Methode aufgespürt. Dabei wird nach plötzlichen geringfügigen Einbrüchen in der Helligkeit von Sternen gesucht, die durch den vorbeiziehenden Planeten entstehen. Auf diese Weise gefundene Exoplaneten sind daher meist "heiße Jupiter", also Gasriesen, die ihren Stern sehr dicht umkreisen. Auch XO-3b ist sehr heiß. Noch ist umstritten, ob er in seinem Inneren selbst diese Wärme produziert und damit den Braunen Zwergen zuzuordnen ist, oder ob er nur von seinem Mutterstern aufgeheizt wird.

Joshua Winn erläutert die Methode zur Bestimmung des Orbits | Joshua Winn ist seit 2006 Professor für Physik am MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. Er beschäftigt sich unter anderem mit theoretischen Modellen der Entstehung von Planetensystemen.
Der stark geneigte Orbit des Körpers ist eine neue Erkenntnis eines Forscherteam unter Leitung von Jushua Winn vom Institute for Astrophysics and Space Research des Massachussetts Institute of Technology. Sie beruht auf einer Beobachtung am Keck-Observatorium auf Hawaii im Februar 2009.

Der Zentralstern von XO-3b dreht sich sehr schnell. Deshalb erscheint uns sein Licht auf der Seite, die sich auf uns zu bewegt, ins Blaue verschoben und auf der sich entfernenden Seite ins Rote. Beim Transit eines Planeten vor dem Stern lässt sich daraus ableiten, welche Region des Sterns verdeckt wird und damit welchen Weg der Planet genommen hat.

Eine ähnliche Messung aus dem Jahr 2008 kam zum Schluss, die Umlaufbahn des Planeten sei um mehr als 70 Grad gegenüber der Äquatorebene des Sterns gekippt. Die Daten von Winn deuten nun jedoch auf lediglich 37 Grad. Auch das ist jedoch für einen Planeten dieser Masse noch schwer zu erklären.

Nach der gängigen Theorie entsteht ein Planetensystem zuammen mit dem Stern in seinem Zentrum aus einer rotierenden Staub- und Gasscheibe. Daher sollten alle Planeten nahe der ursprünglichen Ebene dieser Scheibe ihren Stern umlaufen. Gasplaneten dieser Größe sollten darüber hinaus nur in den Außenbereichen der Scheibe entstehen können, da nur dort genug Material vorhanden ist.

Eine mögliche Erklärung dafür, wie XO-3b buchstäblich auf die schiefe Bahn geriet, wären mehrere (Beinahe-)Zusammenstöße von Proto-Gasplaneten in dieser frühen Phase. Nach einer anderen Hypothese könnte es sich bei ihm um einen eingefangenen Planeten handeln, der zuvor aus einem benachbarten Sonnensystem katapultiert wurde. Noch seien jedoch viel zu wenige vergleichbare Systeme bekannt, so Winn, um abschätzen zu können, wie wahrscheinlich diese Szenarien sind. Mit neuen Suchmethoden wie dem Satelliten Kepler, der speziell der Suche nach Exoplaneten dient, könne sich das in naher Zukunft jedoch ändern.

Ralf Strobel

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