2. Dezember 2021
Ultraleichter und superschneller extrasolarer Planet entdeckt

Acht Stun­den sind ein Jahr

Mehr zu:
Raumfahrt
Künstlerische Darstellung von GJ 367b
Künst­le­ri­sche Dar­stel­lung von GJ 367b
Bild 1/2, Credit: SPP1992 (Patricia Klein)

Künstlerische Darstellung von GJ 367b

Der Exo­pla­net GJ 367b um­kreist in ei­ner ex­trem kur­zen Zeit sei­nen Stern. Nach nur acht Stun­den ist auf die­sem Pla­ne­ten ein Jahr vor­bei. So et­was ken­nen wir aus un­se­rem Son­nen­sys­tem nicht: bei uns ist Mer­kur mit ei­ner Um­lauf­zeit von 88 Ta­gen der schnells­te Pla­net: ge­gen GJ 367b ist er aber ei­ne lah­me Schne­cke. GJ 367b ist ein Ge­steins­pla­net, der deut­lich dich­ter ist als die Er­de und im Auf­bau dem Mer­kur äh­nelt. Ver­mut­lich hat er ei­nen großen Ei­sen­kern. Die­se ge­naue Cha­rak­te­ri­sie­rung be­ruht auf der hoch­prä­zi­sen Mes­sung von Ra­di­us und Mas­se – kei­ne Selbst­ver­ständ­lich­keit für Exo­pla­ne­ten. GJ 367b um­kreist ei­nen Zwergs­tern, der et­wa halb so groß wie die Son­ne ist. Die Ein­strah­lung auf den Pla­ne­ten ist we­gen des ge­rin­gen Ab­stands zum Stern enorm: Auf der Sei­te des Pla­ne­ten, die dem Stern zu­ge­wandt ist, herrscht ei­ne Tem­pe­ra­tur zwi­schen 1300° und 1500° Cel­si­us. Sol­che Tem­pe­ra­tu­ren las­sen Ei­sen und Ge­stei­ne schmel­zen.
Masse und Radius bekannter kleiner Exoplaneten
Mas­se und Ra­di­us be­kann­ter klei­ner Exo­pla­ne­ten
Bild 2/2, Credit: Science (Lam et al., 2021; Abb. 2)

Masse und Radius bekannter kleiner Exoplaneten

Das Dia­gramm zeigt das Ver­hält­nis von Mas­se (ho­ri­zon­ta­le Ska­la) und Ra­di­us (ver­ti­ka­le Ska­la) von Exo­pla­ne­ten. Ra­di­us und Mas­se der Pla­ne­ten sind als Viel­fa­ches oder Bruch­teil von Er­dra­di­us und Erd­mas­se an­ge­ge­ben. Nur Pla­ne­ten mit Ra­di­en klei­ner als zwei Er­dra­di­en, de­ren Mas­se und Ra­di­us mit ei­ner Ge­nau­ig­keit von 30% be­kannt sind, wur­den be­rück­sich­tigt. Krei­se zei­gen Pla­ne­ten, de­ren Mas­se mit der Ra­di­al­ge­schwin­dig­keits­me­tho­de be­stimmt wur­de. Drei­e­cke zei­gen Pla­ne­ten, de­ren Mas­se über Tran­sit­zeit­va­ria­tio­nen be­stimmt wur­de. Die Kreu­ze an den Da­ten­punk­ten ge­ben die Mess­ge­nau­ig­keit an. GJ367 ist der ei­ner der kleins­ten Pla­ne­ten und sei­ne Mas­se wur­de mit der Ra­di­al­ge­schwin­dig­keit mit höchs­ter Ge­nau­ig­keit be­stimmt. Zum Ver­gleich sind die Ge­steins­pla­ne­ten des Son­nen­sys­tems, Mer­kur, Ve­nus, Er­de und Mars, ein­ge­zeich­net. Die Far­ben der Da­ten­punk­te ge­ben die Gleich­ge­wicht­stem­pe­ra­tu­ren der vom Stern be­schie­nen Tag­sei­te an. Über die Mas­se-Ra­di­us-Be­zie­hung kann man auf das In­ne­re des Pla­ne­ten schlie­ßen. Zur Ori­en­tie­rung sind fünf Ty­pen von Pla­ne­ten­ker­nen ein­ge­zeich­net: ein pu­rer Ei­sen­kern (100% Fe), Ker­ne mit ab­neh­men­dem Ei­sen­ge­halt (80% und 50%), rei­ne Ge­steins­pla­ne­ten (100% Mg­SiO3) und ein Pla­ne­ten­kern, der zu 50% aus Was­ser be­steht. GJ 367, die neue Ent­de­ckung, ist ver­mut­lich ein ei­sen­do­mi­nier­ter Pla­net.
  • Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern charakterisiert unter der Leitung des DLR-Instituts für Planetenforschung den neu entdeckten extrasolaren Planeten „GJ 367 b“.
  • Die Ergebnisse wurden am 2. Dezember 2021 in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.
  • GJ 367 b ist einer der leichtesten von den heute bekannten 5.000 Exoplaneten und umkreist seinen Mutterstern in nur knapp acht Stunden.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, extrasolare Planeten, Planetenforschung

Unter den extrasolaren Planeten ist „GJ 367 b“ ein Fliegengewicht. Der neu entdeckte Planet ist nämlich mit halber Erdmasse einer der leichtesten unter den heute bekannten, knapp 5.000 Exoplaneten. Für eine Umkreisung seines Muttersterns benötigt er nur knapp acht Stunden. Mit einem Durchmesser von etwas mehr als 9.000 Kilometern ist GJ 367 b etwas größer als der Mars. Dieses Planetensystem in knapp 31 Lichtjahren Entfernung von der Erde ist damit ideal für weitere Untersuchungen. Der Fund zeigt, wie man kleinste und sehr massearme Exoplaneten finden und ihre Eigenschaften genauestens bestimmen kann. Damit hat man einen Schlüssel zum Verständnis, wie sich Gesteinsplaneten wie die Erde bilden und entwickeln. Über die Ergebnisse ihrer Untersuchungen berichtet eine 78-köpfige internationale Autorengruppe unter der Leitung von Dr. Kristine W. F. Lam und Dr. Szilárd Csizmadia vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in der Fachzeitschrift „Science“.

Mit seiner Umlaufzeit von nur einem Drittel eines Erdentags gehört GJ 367 b in die Klasse der „Schnellläufer“ unter den Exoplaneten. „Aus der genauen Bestimmung von Radius und Masse lässt sich GJ 367 b mit Sicherheit als Gesteinsplanet einstufen“, berichtet Kristine Lam. „Er erinnert in Größe und Zusammensetzung an den Merkur und gehört damit zu den terrestrischen Planeten. Das bringt die Forschung auf der Suche nach einer ‚zweiten Erde‘ einen Schritt voran“.

Genauere Exoplaneten-Steckbriefe möglich

Ein Vierteljahrhundert nachdem der erste extrasolare Planet entdeckt wurde, geht es heute neben weiteren Entdeckungen vor allem um die genauere Charakterisierung dieser Planeten. Heute kann man für die meisten Exoplaneten einen viel genaueren Steckbrief verfassen. Viele Exoplaneten wurden durch die sogenannte Transitmethode entdeckt, also der Messung von minimalen Helligkeitsunterschieden im Sternenlicht beim Vorbeiziehen des Planeten vor dessen Stern. Auch GJ 367 b wurde mit dieser Methode entdeckt, mithilfe des NASA-Weltraumteleskops TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).

Ursprung der kleinen Schnellläufer bislang unbekannt

GJ 367b gehört in die Gruppe der „Ultra-Short-Period-Planeten“, kurz USP, die in weniger als 24 Stunden um ihre Sonne kreisen. „Davon kennen wir bereits einige, doch ihr Ursprung ist bislang unbekannt“, sagt Kristine Lam. „Durch die genaue Bestimmung der fundamentalen Eigenschaften haben wir Einblick, wie sich das System gebildet und entwickelt hat.“ Nach der Entdeckung mit der Transitmethode wurde der Stern spektral vom Boden aus untersucht, nun mit der Radialgeschwindigkeitsmethode. Dabei wird gemessen, wie sich die Frequenz der Wellenlängen des Sternenlichts durch die Anziehungskraft eines um den Stern kreisenden Planeten ändern. Das wurde mit HARPS, einem Instrument am 3,6 Meter Teleskop der Europäische Südsternwarte (ESO), bestimmt. Aus der akribischen Untersuchung und Kombination verschiedener Auswertemethoden wurden der Radius und die Masse genau ermittelt: Der Radius beträgt 72 Prozent des Erdradius, die Masse 55 Prozent der Erdmasse.

Höchste Genauigkeit für Radius und Masse

Durch die Bestimmung von Radius und Masse mit einer Genauigkeit von sieben beziehungsweise vierzehn Prozent konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler außerdem einiges über den inneren Aufbau des Planeten herausfinden: Es handelt sich um einen massearmen Gesteinsplaneten, der aber eine höhere Dichte hat als die Erde. „Die hohe Dichte weist auf einen Eisenkern hin“, erklärt Dr. Szilárd Csizmadia. „Diese Eigenschaften ähneln denen des Merkur, der sich mit seinem überproportional großen Kern aus Eisen und Nickel von den anderen terrestrischen Körpern im Sonnensystem unterscheidet.“ Da der Planet aber sehr nahe um seinen Stern kreist, ist er einer ungleich höheren Strahlung ausgesetzt, mehr als 500-mal so stark wie die Erde. Damit könnte die Oberflächentemperatur bis zu 1.500 Grad Celsius betragen, eine Temperatur, bei der alle Gesteine und Metalle schmelzen. Um eine „zweite Erde“ handelt es sich also bei GJ 367 b mit Sicherheit nicht.

Mutterstern ein „Roter Zwerg“

Der Mutterstern des neuen Exoplaneten, ein roter Zwerg namens GJ 367, ist nur etwa halb so groß wie die Sonne. Das war vorteilhaft für die Entdeckung, denn das Transitsignal des umkreisenden Planeten ist dabei besonders stark ausgeprägt. Rote Zwerge sind nicht nur kleiner, sondern auch kühler als die Sonne. So lassen sich bei ihnen Planeten leichter auffinden und charakterisieren. Sie gehören zu den häufigsten Objekten in unserer kosmischen Nachbarschaft und sind damit geeignete Ziele der Exoplanetenforschung. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schätzen, dass Roten Zwerge, auch „M-Sterne“ genannt, im Durchschnitt zwei bis drei Planeten haben.

Wissenschaftliche Publikation:

Der wissenschaftliche Artikel ist am 2. Dezember 2021 in www.sciencemag.org erschienen.

Kontakt
  • Melanie-Konstanze Wiese
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Ber­lin, Neu­stre­litz, Dres­den, Je­na, Cott­bus/Zit­tau
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Kom­mu­ni­ka­ti­on und Pres­se
    Telefon: +49 30 67055-639
    Fax: +49 30 67055-102
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin-Adlershof
    Kontaktieren
  • Dr. Kristine Lam
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Ex­tra­so­la­re Pla­ne­ten und At­mo­sphä­ren
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. (PH.D.) Szilárd Csizmadia
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Ex­tra­so­la­re Pla­ne­ten und At­mo­sphä­ren
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. Ruth Titz-Weider
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Ex­tra­so­la­re Pla­ne­ten und At­mo­sphä­ren
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
DLR-Newsletter

News nach The­men be­stel­len

Abon­nie­ren Sie un­se­re The­men-Newslet­ter und wir schi­cken Ih­nen künf­tig News aus Luft­fahrt, Raum­fahrt, Ener­gie und Ver­kehr ins vir­tu­el­le Post­fach.

Neueste Nachrichten

Hauptmenü

extrasolare Planet

Planeten, die außerhalb unseres Sonnensystems um andere Sterne kreisen.