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HEISSE JUPITER
Gezeitenkräfte stoppen Wanderung
von Stefan Deiters
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10. Juni 2013

Heiße Jupiter gehören zu den exotischsten Planeten, die man bislang um andere Sterne entdeckt hat. Diese Gasriesen umkreisen ihre Sonnen in einem äußerst geringem Abstand, dürften allerdings in deutlich größerer Entfernung entstanden sein. Trotzdem konnten sie ihre Wanderung ins Innere des Systems stoppen, bevor sie in ihre Sonne stürzten. Eine neue Studie zeigt jetzt warum.

Heiße Jupiter

Eine Analyse von Kepler-Daten zeigte nun, was die Wanderung von Gasriesen ins Innere ihres Systems stoppt. Bild: NASA/JPL-Caltech

"Alle heißen Jupiter nähern sich immer weiter an ihren Stern an, doch in unserer Studie konnten wir zeigen, dass dieser Prozess zum Stillstand kommt, bevor die Planeten sich zu weit annähern", erklärt Peter Plavchan vom Exoplanet Science Institute der NASA am California Institute of Technology. "Die Planeten stabilisieren sich weitgehend, sobald sie einen kreisförmigen Orbit erreicht haben. Sie umkreisen ihren Stern dann alle paar Tage."

Mit ihrer Untersuchung, die unlängst in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht wurde, konnten die Astronomen erstmals zeigen, wie die ständige Annäherung der heißen Jupiter an ihren Stern gestoppt wird: Durch die Gezeitenkräfte zwischen Stern und Planet wird die Umlaufbahn des Gasriesen immer kreisförmiger. Ist dann ein kreisförmiger Orbit erreicht, stoppt die Wanderung der Planeten ins Innere des Systems.

Die Existenz von Gasriesen, die in äußerst geringer Entfernung um ihre Sonne kreisen, ist den Astronomen erst seit der Entdeckung von Planeten um andere Sterne bekannt. Diese Planeten gehörten nämlich anfangs zu den am häufigsten entdeckten extrasolaren Welten. Das muss nicht bedeuten, dass sie tatsächlich so zahlreich sind. Sie ließen sich nur aufgrund ihrer Masse und ihrer engen Umlaufbahn besonders gut mit dem zur Planetensuche verwendeten Verfahren aufspüren.

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Bei heißen Jupitern handelt es sich um Gasplaneten, die eine ähnlich große Masse haben wie Jupiter oder gar noch massereicher sind. Ihren Zentralstern umrunden sie aber auf einer Bahn, die in unserem Sonnensystem noch weit innerhalb der Merkurbahn liegen würde. Allerdings müssen diese heißen Jupiter in deutlich größerem Abstand von ihrer Sonne entstanden und anschließend ins Innere des Systems gewandert sein.

"Als nur einige wenige heiße Jupiter bekannt waren, konnten ganz verschiedene Modelle die Beobachtungen erklären", erläutert Jack Lissauer, Kepler-Wissenschaftler am Ames Research Center der NASA, der an der Studie nicht beteiligt war. "Durch das Erkennen von Trends in verschiedenen Populationen dieser Planeten wird nun deutlich, dass Gezeitenkräfte, zusammen mit dem gravitativen Einfluss von oft unsichtbaren anderen Planeten oder Sternen, diese Riesenplaneten sehr nahe an ihren Stern bringen können."

Die neue Studie zeigt, wieso die Wandung eines Gasriesen ins Innere des Systems plötzlich zum Halten kommt. Zuvor hatten die Astronomen ganz unterschiedliche Prozesse dafür verantwortlich gemacht. So hatte man beispielsweise das Magnetfeld des Zentralsterns in Verdacht oder vermutete, dass das Erreichen des Rands des staubigen Bereichs der Scheibe aus Material rund um die gerade entstandene Sonne ein Rolle spielen könnte. Als korrekt erwies sich dann aber das Modell, nach dem die Wanderung in dem Moment aufhört, in dem die Bahnen der heißen Jupiter durch die Gezeitenkräfte exakt kreisförmig geworden sind.

Um herauszufinden, welche der diskutierten Theorien nun tatsächlich zutreffend ist, schauten sich die Astronomen 126 bestätigte Planeten und über 2.300 Planetenkandidaten an, wobei die meisten der Kandidaten mithilfe des Weltraumteleskopes Kepler aufgespürt wurden. Von besonderem Interesse dabei war für die Forscher, wie sich die durchschnittliche Entfernung der heißen Jupiter in Bezug auf die Masse des Zentralsterns verhielt. Über diesen Sachverhalt machten nämlich die verschiedenen Theorien ganz unterschiedliche Aussagen.

So sagte beispielsweise das Gezeitenkräfte-Modell voraus, dass heiße Jupiter um massereichere Sterne in der Regel in weiteren Bahnen um ihre Sonnen kreisen sollten - eine Vorhersage, die die Astronomen in den Daten tatsächlich auch erkennen konnten. So ist zumindest ein Teil des Rätsels um die Wanderung der Gasriesen gelöst. Allerdings bleibt das Thema spannend: So dürften nämlich die Riesenplaneten auf dem Weg ins Innere ihres Systems häufig kleinere Planeten aus ihrer Bahn werfen und damit eventuell verhindern, dass sich auf diesen, möglicherweise zunächst erdähnlichen Welten, Leben entwickeln kann.

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siehe auch
WASP-33b: Der heißeste heiße Jupiter - 20. Januar 2011
WASP-12b: Ein Stern verspeist seinen Planeten - 20. Mai 2010
Extrasolare Planeten: Ferne Sonne zerreißt Gasriesen - 25. Februar 2010
Extrasolare Planeten: Zwei heiße Exoplaneten - 26. September 2006
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Kepler, Seite der NASA
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