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Gasriese GJ 3512b : Ein Planet, der nicht existieren dürfte

  • -Aktualisiert am

Künstlerische Darstellung eines jupiterähnlichen Planeten mit bläulicher Farbe in einer Umlaufbahn um einen kühlen Roten Zwerg. Bild: CARMENES/RenderArea/J. Bollaín/C. Gallego

Astronomen stellt die Entdeckung des Gasriesen GJ 3512b vor Rätsel: Diesen Planeten dürfte es nach derzeitigem Wissen überhaupt nicht geben. Ein Berner Forschungsteam spekuliert über alternative Modelle der Planetenentstehung.

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          Die Entdeckung eines spanisch-deutschen Forscherteams stellt Astronomen vor Rätsel: 30 Lichtjahre von der Erde entfernt haben die Wissenschaftler einen Planeten aufgespürt, den es nach den bislang gängigen physikalischen Modellen nicht geben dürfte – denn er ist zu schwer für sein Sonnensystem. Die etablierte Theorie über die Entstehung von Planeten versagt an dem Gasriesen GJ 3512b, denn der Stern, um den der Riesenplanet kreist, ist eigentlich nicht massereich genug, um einen solch großen Planeten zu beherbergen.

          Das Forschungsteam CARMENES hat den rätselhaften Planeten mithilfe eines neuartigen Forschungsinstrumentes entdeckt, welches im Observatorium Calor Alto auf 2100 Metern über Null in Südspanien installiert wurde. Bei der Beobachtung eines verhältnismäßig massearmen Sternes, einem sogenannten Roten Zwerg, mit nur etwa zwölf Prozent der Masse unserer Sonne, war den Wissenschaftlern aufgefallen, dass dieser sich regelmäßig auf die Erde zu und wieder von ihr wegbewegt – ein Indiz für einen besonders massereichen Planeten, der den Roten Zwerg umkreist.

          Ein alternatives Modell

          Dann kam die Überraschung: Der Planet, der das Wanken des Sternes verursacht, ist ein Riesenplanet, mit einer Masse etwa 159 mal so groß wie die der Erde. „Es sollte um solche Sterne eigentlich nur erdgroße Planeten oder höchstens etwas massereichere Supererden geben“, erläutert Professor Christoph Mordasini in einer Pressemitteilung der Universität Bern. Ein Beispiel dafür sei das System des Zwergsterns Trappist-1, ein 40 Lichtjahre von der Erde entfernter Roter Zwerg, der von sieben Planeten mit höchstens der Masse der Erde umgeben wird. Die Neuentdeckung GJ 3512b im Sternbild Großer Bär hebelte das bisherige Modell zur Entstehung von Planeten jedoch außer Kraft: „Unser Modell sagt voraus, dass es um solche Sterne gar keine Riesenplaneten geben sollte“.

          Der Exoplanet GJ 3512b wurde vom CARMENES Konsortium entdeckt mit einem Teleskop am Calar Alto Observatorium in Südspanien

          Eine Berner Forschungsgruppe um Mordasini, die zu den weltführenden Fachleuten in der Theorie der Planetenentstehung gehört, untersucht nun, wie der Riesenplanet in der Laufbahn von GJ 3512 entstanden sein könnte. Eine Erklärungsansatz für die Existenz des Riesenplaneten in der Umlaufbahn des Zwergsterns wäre, dass sich dieser durch einen fundamental anderen Mechanismus gebildet hat als alle bislang erforschten Planeten.

          Das gängige Modell ging davon aus, dass Sterne und Planeten geboren werden, indem sie schrittweise durch Ansammlung von kleinen Körpern zu immer größeren Massen wachsen. Auf einer rotierenden Scheibe aus Gas und Staub käme es demnach unter Druck und Hitze zur Kernfusion – die Geburt eines Sternes. In dessen Gravitationsfeld bilden sich anschließend aus dem gleichen Material Planeten. Ein so massereicher Planet wie GJ 3512b trotzt diesem Modell: In der Gasscheibe, aus der ein massearmer Roter Zwerg entsteht, gibt es nicht genug Material für die Bildung eines Riesenplaneten. Der entdeckte Gasriese dürfte nach der geltenden Theorien nicht existieren.

          Vergleich des "GJ 3512"-Systems mit anderen Zwergstern-Systemen

          Das spricht für ein alternatives Modell der Planetenentstehung. So könnte der neuentdeckte Riesenplanet durch einen sogenannten gravitativen Kollaps entstanden sein: „Dabei kollabiert ein Teil der Gasscheibe, in der die Planeten entstehen, direkt unter seiner eigenen Schwerkraft“, erläutert Mordasini, fügt jedoch hinzu, dass auch dieser Ansatz Probleme aufwerfe: „Wieso ist in diesem Fall der Planet nicht noch weiter angewachsen und noch näher zum Stern gewandert? Beides würde man erwarten, wenn die Gasscheibe genug Masse hat, damit sie unter ihrer Gravitation instabil werden kann.“

          Der Planet GJ 3512b stelle dadurch eine wichtige Entdeckung dar, die das Verständnis darüber, wie Planeten entstehen, verbessern könnte.

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