EXTRASOLARE PLANETEN
Unerwartete Bahnen geben Rätsel auf
von Stefan Deiters
astronews.com
13. April 2010

Auf einem Astronomentreffen in Glasgow wurde heute die Entdeckung von neun weiteren Transitplaneten bekannt gegeben. Bei einer Analyse dieser und früher entdeckter Welten stellten die Forscher zudem fest, dass sich überraschend viele davon quasi falsch herum um ihren Stern bewegen. Der Befund ist mit den gängigen Theorien über die Entstehung dieser Planeten nur schwer zu vereinbaren.

Überraschend viele heiße Jupiter laufen auf stark geneigten oder sogar retrograden Bahnen um ihre Sonne. Bild: ESO / L. Calçada

"Das ist eine wirkliche Bombe, die wir hier in das Feld der Exoplanetenforschung werfen", meint Amaury Triaud, der als Doktorand an der Genfer Sternwarte zusammen mit Andrew Cameron von der University of St. Andrews und seinem Genfer Kollegen Didier Queloz maßgeblich an dem Beobachtungsprogramm beteiligt war.

Zu dieser Einschätzung kommt der angehende Wissenschaftler nicht ohne Grund: Planeten, so die gängige Theorie, bilden sich nämlich in rotierenden Scheiben aus Gas und Staub um junge Sonnen. Diese protoplanetaren Scheiben drehen sich in die gleiche Richtung wie der junge Stern selbst. Somit haben auch die entstehenden Planeten alle die gleiche Drehrichtung und bewegen sich zudem in der Ebene dieser Scheibe, was man gut in unserem Sonnensystem erkennen kann.

Nach der Entdeckung von neun neuen extrasolaren Planeten mit Hilfe des Wide Angle Search for Planets (WASP)-Programms, haben die Forscher die neuen Welten mit dem Spektrographen HARPS am 3,6-Meter ESO-Teleskop in La Silla genauer unter die Lupe genommen. WASP sucht mit Hilfe zweier automatischer Observatorien den Himmel nach planetaren Transitereignissen ab, also nach extrasolaren Planeten, die von der Erde aus gesehen genau vor ihrem Zentralstern vorüber laufen.

Mit HARPS nahm das Team nun Messungen der Radialgeschwindigkeit der Zentralsterne der Neuentdeckungen vor. Mit dieser Methode, die auf der Messung des "Wackelns" einer Sonne beruht, das durch einen umlaufenden Planeten verursacht wird, lässt sich die Entdeckung der Planeten bestätigen und deren Eigenschaften genauer bestimmen. In ihre Untersuchung bezogen die Astronomen auch Daten aus älteren Durchmusterungen mit ein.

Zu ihrer Überraschung stellten sie dabei fest, dass mehr als die Hälfte der "heißen Jupiter", also Gasriesen, die in großer Nähe um ihre Sonne kreisen, auf Bahnen umlaufen, die auf ungewöhnliche Weise zur Rotationsachse ihres Zentralsterns geneigt sind. In sechs Fällen, darunter bei zwei der Neuentdeckungen, drehten sich die Planeten sogar in entgegengesetzter Richtung um ihre Sonne, hatten also einen retrograden Orbit.

"Diese neuen Ergebnisse stellen die bisherige Auffassung in Frage, nach der Planeten immer in die Richtung umlaufen, in der sich auch der Zentralstern um die eigene Achse dreht", so Cameron, der die Resultate heute auf dem jährlichen nationalen Astronomietreffen der Royal Astronomical Society in Glasgow präsentierte.

Seit "heiße Jupiter" vor rund 15 Jahren erstmals entdeckt wurden, rätseln die Wissenschaftler wie diese Planeten entstanden sein können. Sie müssen sich, darüber herrscht weitgehend Einigkeit, in größerer Entfernung zu ihrer Sonne gebildet haben und dann auf ihre aktuelle Bahn gewandert sein. Viele Astronomen machten für diese Wanderung Wechselwirkungen mit der Scheibe aus Gas und Staub um den jungen Stern verantwortlich, aus der sich die Planeten auch gebildet haben.

Diese Vorgänge, so die Theorie, hätten sich innerhalb von wenigen Millionen Jahren abspielen können und auch die anschließende Entstehung von Gesteinsplaneten wie der Erde erlaubt. Sie können allerdings die jetzt vorgestellten Beobachtungen nicht erklären. Dazu benötigt man eine alternative Erklärung für die Migration der Gasriesen, die nicht auf Wechselwirkungen mit der Staubscheibe setzt, sondern etwa auf den gravitativen Einfluss eines entfernten Planeten oder eines stellaren Objektes über viele Hundert Millionen Jahre.

Nachdem ein Gasriesen dadurch auf einen geneigten und auch deutlich gestreckten Orbit geraten ist, würde dieser dann im Laufe der Zeit wieder kreisförmiger und enger werden, dabei aber seine ursprüngliche Neigung behalten. "Ein dramatischer Nebeneffekt dieses Erklärungsmodells ist, dass dabei kleinere erdähnliche Welten in diesen Systemen zerstört würden", verdeutlicht Queloz.

Bei zwei der neuentdeckten retrograden Planeten wurde bereits ein entfernterer massereicher Begleiter aufgespürt, der eventuell die ungewöhnlichen Bahnen der Gasriesen erklären helfen könnte. Vermutlich dürfte auch bald in anderen extrasolaren Planetensystemen nach solchen Objekten gefahndet werden.