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EXTRASOLARE PLANETEN
Überraschend massereiche Planeten um V1298 Tau
Redaktion / Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP)
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3. Dezember 2021

Forschenden ist es gelungen, die Massen der Riesenplaneten um den jungen Stern V1298 Tau zu bestimmen. Das Ergebnis überraschte, ist die Masse der beiden Welten doch mit der der Gasriesen in unserem Sonnensystem vergleichbar. Wenn Gasplaneten tatsächlich so schnell solche Massen erreichen, könnte auch die Entstehung von Jupiter und Saturn anders verlaufen sein als bislang gedacht.

 V1298 Tau

Künstlerische Darstellung des Exoplaneten-Systems um den sonnenähnlichen Stern V1298 Tau.  Bild: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)  [Großansicht]

Die neue Studie berichtet über die Messung der Massen von zwei Riesenplaneten, die den sonnenähnlichen Stern V1298 Tau umkreisen. Der Stern ist gerade einmal 20 Millionen Jahre alt. Die Planeten in dem System wurden 2019 anhand von Daten des Kepler-Weltraumteleskops der NASA entdeckt, die die Messung ihrer Größe – etwas kleiner als Jupiter – und ihrer Umlaufzeiten – 24 bzw. 40 Tage für V1298 Tau b und e – ermöglichten.

"Die Charakterisierung von sehr jungen Planeten ist außerordentlich schwierig", sagt Dr. Alejandro Suárez Mascareño vom Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). "Die Elternsterne sind sehr aktiv, und bis vor Kurzem war es undenkbar, es überhaupt zu versuchen. Nur dank der Kombination von Beobachtungen mit Weltraumteleskopen mit intensiven Radialgeschwindigkeitsstudien von erdgebundenen Observatorien und dem Einsatz der fortschrittlichsten Analysetechniken war es möglich zu sehen, was in frühen Stadien der Entwicklung von Planetensystemen geschieht".

Für die neuen Messungen der Planetenmassen war es notwendig, die von den Planeten erzeugten Signale von dem fast zehnmal größeren, von der Aktivität des Sterns erzeugten, Signal zu trennen. An dieser Stelle kommt die Spezialisierung von STELLA (STELLar Activity) ins Spiel. "Mit seiner großen Wellenlängenabdeckung von ultravioletter bis infraroter Strahlung bei einer hohen spektralen Auflösung kann STELLA die magnetische Aktivität eines Sterns verfolgen", erläutert Prof. Klaus Strassmeier, wissenschaftlicher Direktor des Bereichs Kosmische Magnetfelder am AIP und Projektleiter für STELLA.

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Die Studie zeigt, dass die Massen und Radien der Planeten V1298 Tau b und c überraschenderweise denen der Riesenplaneten im Sonnensystem und in anderen alten extrasolaren Planetensystemen ähneln. Die Messungen, die zum ersten Mal für junge Riesenplaneten durchgeführt wurden, ermöglichen es, die derzeitigen Konzepte der Entstehung von Planetensystemen zu überprüfen.

"Seit vielen Jahren deuten theoretische Modelle darauf hin, dass Riesenplaneten ihre Entwicklung als größere Körper beginnen und sich dann über Hunderte Millionen oder sogar Milliarden von Jahren zusammenballen", erklärt Dr. Víctor J. Sánchez Béjar, Forscher am IAC. "Wir wissen jetzt, dass sie in sehr kurzer Zeit eine ähnliche Größe wie die Planeten unseres Sonnensystems erreichen können."

Die Untersuchung junger Planetensysteme gibt Forschenden Aufschluss darüber, was in den Kinderschuhen unseres Sonnensystems geschah. "Wir wissen immer noch nicht, ob es sich bei V1298 Tau und seinen Planeten um einen Normalfall handelt und ihre Entwicklung derjenigen der meisten Planeten ähnelt, oder ob wir es mit einer Ausnahme zu tun haben. Wenn dies der Normalfall wäre, würde dies bedeuten, dass die Entwicklung von Planeten wie Jupiter und Saturn ganz anders verlief, als wir denken", kommentiert Dr. Nicolas Lodieu vom IAC, der auch ehemaliger Doktorand am AIP war. Die Ergebnisse tragen somit dazu bei, eine solidere Vorstellung von der frühen Entwicklung von Planetensystemen wie dem unseren zu gewinnen.

Die Massenbestimmung erforderte einen erheblichen Beobachtungsaufwand und die Zusammenarbeit mehrerer Observatorien und Institutionen aus verschiedenen Ländern. Das Team kombinierte Radialgeschwindigkeitsmessungen von Instrumenten wie dem hochauflösenden ultrastabilen Spektrographen HARPS-N am Telescopio Nazionale Galileo (TNG) des Roque-de-los-Muchachos-Observatoriums (ORM), dem hochauflösenden Spektrographen CARMENES am Calar-Alto-Observatorium, dem HERMES-Spektrographen am Mercator-Teleskop, ebenfalls am ORM, und dem SES-Spektrographen der AIP-eigenen STELLA-Teleskope des Teide-Observatoriums. Zusätzlich nutzten die Forschenden Beobachtungen des Las-Cumbres-Observatoriums.

Über ihre Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.

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siehe auch
Jupiter: Gasriese wuchs in drei Phasen - 28. August 2018
Planeten: Jupiter ist der älteste Planet im Sonnensystem - 13. Juni 2017
Planetenentstehung: Entstand Jupiter in wenigen hundert Jahren? - 29. November 2002
Ferne Welten - die astronews.com Berichterstattung über die Suche nach extrasolaren Planeten
Links im WWW
Suárez Mascareño, A., Damasso, M., Lodieu, N. et al. (2021): Rapid contraction of giant planets orbiting the 20-million-year-old star V1298 Tau, Nat Astron, https://doi.org/10.1038/s41550-021-01533-7 (pdf-Preprint)
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)
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