26. Januar 2021
TOI-178 - ein Planetensystem, in dem die Umlaufzeiten von fünf der sechs Planeten in Resonanz sind.
Quelle: ESO/DLR
Aus der Architektur eines Planetensystems kann man ableiten, wie sich die Planeten geformt und entwickelt haben. Systeme mit mehreren Planeten sind enorm interessant, besonders aber diejenigen, bei denen die Umlaufzeiten in einem harmonischen Verhältnis zueinander stehen. Ein solches resonantes System ist in seiner Vergangenheit während seiner frühesten Entstehungszeit nicht durch Kollisionen oder Einschläge aus dem Takt gebracht worden.
Das Planetensystem TOI-178 mit sechs Planeten ist also von grundsätzlichen Interesse, aber es ist auch spannend wie es entdeckt worden ist. Dass der Stern TOI-178 von drei Planeten umkreist wird, hatte das TESS-Team entdeckt (TESS: Transiting Exoplanet Survey Satellite). Man hatte einen Planeten mit sechs Tagen Umlaufzeit und zwei Planeten mit ungefähr 10 Tagen Umlaufzeit entdeckt. Man glaubte, dass die beiden Planeten mit fast gleicher Umlaufzeit, 9,9 und 10,3 Tagen, sich auf dem gleichen Orbit befinden, und dass es noch einen dritten Planet mit 6,6 Tagen Umlaufzeit gibt. Eine solche koorbitale Konfiguration kennt man von den Saturnmonden Janus und Epimetheus.
Ein Team vom DLR untersuchte die TESS-Daten noch genauer. Die Deutung zweier koorbitaler Planeten schien zweifelhaft und außerdem vermutete man zwei weitere Planeten, ganz nah am Stern mit Umlaufzeiten von 1,9 und 3,2 Tagen. Andere Instrumente und Teleskope richteten sich auf dieses sonderbare System, u. a. CHEOPS und NGTS. Sowohl bei dem ESO-Satetllitenprojekt CHEOPS wie auch bei der Teleskopanlage NGTS in Chile ist das DLR beteiligt mit Hardware und in der Datenauswertung. Die Beobachtung mit diesen Instrumenten enthüllte dann auch den Aufbau des Planetensystems. CHEOPS bestätigt die beiden innersten Planeten. NGTS-Beobachtungen verwarfen die Vermutung der koorbitalen Planeten: einer der Planeten kam nicht zum geplanten Zeitpunkt, er hat die doppelte Umlaufperiode, 20,7 statt 10,3 Tage. Und zwischen zwei Transits von 20,7 Tagen zeigte sich dann auch noch ein sechster Planet. Die Periode dieses sechsten Planeten konnte dann durch eine weitere Beobachtung mit CHEOPS ermittelt werden: 15,2 Tage.
Die Analyse unserer Kollegen an der Universität Bern zeigte, dass sich die Umlaufzeiten der Planeten in einem harmonischen Verhältnis stehen in einer Laplace-Resonanz. So etwas kennt man von den Monden des Jupiters und des Saturns. Das ist sehr interessant und deutet auf eine „sanfte Geburt“ dieses Systems hin. Heftige Einschläge hätten diese empfindliche Konstellation sofort gestört.
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