Ungewöhnlich massiver Exoplanet in tödlicher Nähe zu einem Roten Riesen

13. Februar 2015, 20:02
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Astronomen rätseln, warum Kepler-432b nicht von seinem Zentralgestirn verschlungen wird

Heidelberg - Astronomen haben ein ungewöhnliches Exoplaneten-Schwergewicht entdeckt, das einen Roten Riesenstern umkreist. Der Exoplanet Kepler-432b ist einer von nur fünf bekannten Planeten, die sich so nahe an einem Roten Riesen befinden. Früher waren die Wissenschafter davon ausgegangen, dass Exoplaneten wie diese innerhalb kurzer Zeit von ihren Sternen verschluckt werden. Der nun entdeckte Exoplanet aber zeigt, dass solche Welten ein längeres Leben beschieden ist als gedacht.

Erste Hinweise auf die Existenz des großen Exoplaneten lieferten Beobachtungen von Helligkeitsveränderungen beim Stern Kepler-432 mithilfe des namensgebenden NASA-Weltraumteleskops "Kepler". Die letztendliche Bestätigung kam von zwei Astronomengruppen. Die eine Gruppe wurde von Simona Ciceri vom Max-Planck-Astronomie (MPIA) geleitet, die andere von Mauricio Ortiz vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH). Beide Forscherteams benutzten für ihre Beobachtungen den CAFE-Spektrograf am 2,2-Meter-Teleskop am Calar Alto-Observatorium, um Spuren des Exoplaneten im Spektrum seines Sterns nachzuweisen ("Radialgeschwindigkeitsmethode"). Die ZAH-Gruppe untersuchte Kepler-432b außerdem mit dem Nordic Optical Telescope auf La Palma (Kanaren).

Ungewöhnlich massereich

Kombiniert liefern die Beobachtungsdaten des Kepler-Teleskops und des CAFE-Spektrografen ausreichende Informationen, um die Größe und Masse des Exoplaneten zu bestimmen. Kepler-432b ist in mehr als einer Hinsicht ungewöhnlich. Er ist ähnlich groß wie Jupiter, besitzt aber des sechsfache der Jupitermasse und ist damit außerordentlich dicht. Seine Umlaufbahn ist eine langgestreckte Ellipse - das führt zu Temperaturschwankungen zwischen 500 und 1.000 Grad Celsius, während der Exoplanet um seinen Stern umläuft.

Kepler-432b wirft allerdings auch eine Frage auf, nämlich warum dieser und ähnliche Exoplaneten überhaupt existieren. Das Problem ist die Nähe des Planeten zu seinem Stern: Von den derzeit bekannten fast 1900 Exoplaneten umkreisen rund 50 Sterne in der Endphase ihres Lebens: rote Riesensterne, die sich um das zehn- bis hundertfache aufgebläht haben, als sich ihre äußeren Schichten erwärmten. Für die Planeten eines Sterns kann eine solche Aufblähung fatal sein: Welten, die dem Stern zu nahe sind, werden von dem Stern verschluckt. Auch Exoplaneten, die in allzu geringer Entfernung außerhalb der Oberfläche des Riesensterns ihre Bahnen ziehen, sollten innerhalb einiger dutzende oder hunderte von Jahren ins Sterneninnere hineingezogen und verschluckt werden – im Vergleich mit den 10 Milliarden Lebensdauer eines Sterns wie der Sonne ein schnelles Ende.

Fünf Exoplaneten in Gefahrenzonen

Bislang haben Astronomen fünf Exoplaneten gefunden, die einen Roten Riesen in ungewöhnlich kleinem Abstand umkreisen - einer davon ist Kepler-432b. Nur zwei der Exoplaneten, nämlich Kepler-432b und Kepler-91b sind so gründlich untersucht, dass sich sowohl ihre Masse als auch ihr Durchmesser bestimmen ließ (Radialgeschwindigkeits- und Transitdaten). Zwei weitere Exoplaneten konnten nur aufgrund ihrer Transits nachgewiesen werden, während für den fünften Exoplaneten nur spektroskopische Daten vorliegen (Radialgeschwindigkeitsmessungen).

Wenn eine bestimmtes Phänomen nur von kurzer Dauer ist, dann sollte man bei astronomischen Beobachtungen allenfalls wenige Beispiele dafür finden. Simona Ciceri, Doktorandin am Max-Planck-Institut für Astronomie, die eine der beiden Untersuchungen von Kepler-432b leitete, sagt: "Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder hatten wir unwahrscheinlich großes Glück, gleich zwei so seltene, enge Planetenbahnen um einen Roten Riesen wie die von Kepler-432b und Kepler-91b zu finden. Oder aber Exoplaneten dieser Art überleben deutlich länger als bisher angenommen." Auf diese Frage sollten diejenigen Astronomen, die sich mit der Simulation der Wechselwirkung von Sternen und Planeten befassen, nach einer Antwort suchen - und ihre Simulationen möglicherweise noch einmal überprüfen.

Baldiges Ende von Kepler-432b

Selbst wenn Kepler-432b bis heute überlebt hat - langfristig gibt es auch für ihn kein Entkommen: "Die Tage von Kepler-432b sind gezählt", so Mauricio Ortiz, der als Doktorand an der Universität Heidelberg die zweite der beiden Untersuchungen zu diesem Exoplaneten geleitet hat. "In weniger als 200 Millionen Jahren wird Kepler-432b von seinem weiterhin expandierenden Stern verschluckt werden." (red, derStandard.at, 13.2.2015)

  • Von einem Roten Riesen verschlungen: Auch wenn sich Kepler-432b bisher als Überlebenskünstler erwiesen hat, in nicht allzu ferner Zukunft wird dem massiven Riesenplaneten dieses Schicksal nicht erspart bleiben.
    illustration: nasa

    Von einem Roten Riesen verschlungen: Auch wenn sich Kepler-432b bisher als Überlebenskünstler erwiesen hat, in nicht allzu ferner Zukunft wird dem massiven Riesenplaneten dieses Schicksal nicht erspart bleiben.

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