Astronomen haben ein einzigartiges Planetensystem in 350 Lichtjahren Entfernung beobachtet, das zeigt, wie die häufigsten Arten von Exoplaneten – Supererden und Sub-Neptune – entstehen. Ein Forscherteam unter der Leitung von John Livingston untersuchte vier junge Planeten, die einen sonnenähnlichen Stern namens V1298 Tau umkreisen, und stellte fest, dass diese Planeten unter intensiver Sternstrahlung aktiv verdampfen. Die Entdeckung bietet einen seltenen Einblick in die frühen Stadien der Planetenentwicklung und erklärt, warum diese Planeten die galaktische Landschaft dominieren, während sie in unserem eigenen Sonnensystem seltsamerweise nicht vorhanden sind.
Das V1298-Tau-System: Eine planetarische Kinderstube
Das System V1298 Tau ist bemerkenswert, weil es jung ist – erst 23 Millionen Jahre alt – und seine vier Planeten ihren Stern extrem nahe umkreisen. Diese 2019 entdeckten Welten haben einen Radius, der fünf- bis zehnmal so groß ist wie der der Erde, was sie für ihre Nähe zu einem Stern ungewöhnlich groß macht. Das Forschungsteam nutzte „Transit Timing Variations“ (TTVs), um die Masse jedes Planeten zu messen. TTVs entstehen, weil Planeten durch ihre Schwerkraft aneinander ziehen, was zu leichten Verzögerungen oder Beschleunigungen auf ihren Umlaufbahnen führt, die Astronomen erkennen können, wenn sie die Planeten beobachten, die vor ihrem Stern vorbeiziehen.
Die Rolle der Sternstrahlung
Die Messungen bestätigten, dass diese Planeten eine außergewöhnlich geringe Dichte haben und ihre Atmosphäre durch einen Prozess namens „Photoevaporation“ an den Weltraum verlieren. Dies geschieht, wenn extremes ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen des Sterns die Atmosphären der Planeten erhitzen, wodurch sie sich ausdehnen und schließlich vom Sternwind abgetragen werden. Die beiden inneren Planeten sind auf dem besten Weg, felsige Supererden zu werden, während sich die beiden äußeren möglicherweise zu Mini-Neptunen entwickeln, je nachdem, wie viel Atmosphäre sie enthalten.
„Indem wir diese Planeten zum ersten Mal gewogen haben, haben wir den ersten Beobachtungsbeweis geliefert … Sie sind tatsächlich außergewöhnlich geschwollen, was uns einen entscheidenden, lang erwarteten Maßstab für Theorien der Planetenentwicklung liefert.“ — Trevor David, Flatiron Institute
Warum das wichtig ist: Die fehlenden Planeten unseres Sonnensystems
Supererden und Sub-Neptune sind die am häufigsten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckten Planetentypen. Doch in unserer eigenen planetarischen Nachbarschaft fehlt eine dieser Welten. Zu verstehen, wie sie entstehen, könnte erklären, warum. Das System V1298 Tau bietet eine mögliche Antwort: Intensive Strahlung zerteilt größere, gasreiche Planeten in kleinere, felsige oder teilweise gasförmige Körper. Dieser Prozess erklärt wahrscheinlich, warum viele Exoplanetensysteme wie TRAPPIST-1 voller ähnlich großer Planeten in engen Umlaufbahnen sind.
Diese Forschung ist bedeutsam, weil sie uns eine Vorschau darauf gibt, wie viele Planetensysteme letztendlich aussehen werden. Die beobachteten Planeten sind dabei, die häufigsten Welten in der Galaxie zu werden und bieten beispiellose Einblicke in ihre Entstehungsjahre. In etwa 100 Millionen Jahren werden die V1298-Tau-Planeten wahrscheinlich den Supererden und Sub-Neptunen ähneln, die Astronomen bereits um andere Sterne entdeckt haben.
