Künstlerische Darstellung eines heißen Jupiters. (ESA/ATG medialab/CC BY-SA 3.0) Ein neu entdeckter Exoplanet ist einer der extremsten, die bisher entdeckt wurden.
Sein Name ist TOI-2109b, ein absolutes Biest eines Gasriesen, der 1,35-mal so groß und fünfmal so schwer ist Jupiter . Oh, und es hat einen Todeswunsch: Es befindet sich in einer so engen Umlaufbahn zu seinem Zentralstern, dass es alle 16 Stunden einmal um sich selbst kreist.
Das ist die nächstgelegene Umlaufbahn, die wir jemals für einen Gasriesen entdeckt haben, so nah, dass er sich auf einer unheilvollen Flugbahn immer näher an den Stern heranbewegt, wobei die Hälfte davon von der brennenden Hitze seines Muttersterns versengt wird. Es wird angenommen, dass TOI-2109b auf seiner Tagesseite Temperaturen von 3.500 Kelvin (3.227 Grad Celsius oder 5.840 Grad Fahrenheit) erreicht. Das ist heißer als einige Sterne .
Es ist der zweitheißeste jemals entdeckte Exoplanet und gehört damit zur Kategorie der ultraheißen Jupiter. Astronomen hoffen, dass es uns mehr darüber verraten kann, wie diese extremen Exoplaneten entstehen und welche Wechselwirkungen zwischen einem Stern und einem gefährlich nahe umlaufenden Exoplaneten bestehen.
„Wenn wir Glück haben, können wir in ein oder zwei Jahren möglicherweise feststellen, wie sich der Planet seinem Stern nähert“, sagte der Astronom Ian Wong des NASA Goddard Space Flight Center. „In unserem Leben werden wir nicht erleben, wie der Planet in seinen Stern fällt.“ Aber wenn man es noch 10 Millionen Jahre verstreichen lässt, gibt es diesen Planeten vielleicht nicht mehr.“
Heiße und ultraheiße Jupiter sind faszinierende Unterkategorien von Exoplaneten.
Wie der Name schon sagt, handelt es sich um riesige Gasriesen wie Jupiter. Im Gegensatz zu Jupiter umkreisen sie ihren Mutterstern jedoch unglaublich eng, und zwar auf Umlaufzeiten von weniger als 10 Tagen (zum Vergleich: Jupiters Umlaufzeit beträgt etwas ruhigere 12 Jahre). In so geringer Entfernung sind diese Exoplaneten tatsächlich oft sehr heiß verdampft unter der starken Hitze .
Nach aktuellen Modellen der Planetenentstehung sind heiße Jupiter ein ziemliches Rätsel. Ein Gasriese kann nicht so nahe an seinem Stern entstehen, da die Schwerkraft, die Strahlung und die starken Sternwinde verhindern sollten, dass das Gas zusammenklumpt.
Dennoch haben wir Hunderte entdeckt. Derzeit gehen Astronomen davon aus, dass sich diese Exoplaneten weiter entfernt von ihren Wirtssternen bilden nach innen wandern .
„Seit Beginn der Exoplanetenwissenschaft galten heiße Jupiter als Sonderlinge.“ sagte der Astrophysiker Avi Shporer vom Kavli-Institut für Astrophysik und Weltraumforschung des MIT. „Wie erreicht ein so massiver und großer Planet wie Jupiter eine Umlaufbahn, die nur wenige Tage dauert?“ „So etwas gibt es in unserem Sonnensystem nicht, und wir sehen dies als Gelegenheit, sie zu studieren und ihre Existenz zu erklären.“
Um das Entwicklungsrätsel des heißen Jupiters zusammenzusetzen, suchen Astronomen nach möglichst vielen Exemplaren und hoffen, sie in verschiedenen Stadien ihrer Lebensspanne zu erwischen. TOI-2109b kommt dem Tod durch Orbitalzerfall am nächsten, den wir bisher gefunden haben.
Ein Diagramm der Veränderungen im Licht eines Sterns während der Umlaufbahn eines Exoplaneten. ( J. Winn, arXiv, 2014 )
Es wurde vom Exoplanetenjagd-Weltraumteleskop TESS der NASA entdeckt, das nach kleinen, gleichmäßig verteilten Einbrüchen im Licht eines Sterns sucht. Dies ist eines der verräterischen Signale dafür, dass etwas diesen Stern umkreist.
Der Betrag, um den das Licht des Sterns abfällt, kann uns Aufschluss über die Größe des ihn umkreisenden Körpers geben. Kleine Veränderungen im Licht des Sterns, wenn er sich an Ort und Stelle bewegt, angetrieben von der Anziehungskraft des Exoplaneten, können uns Aufschluss über seine Masse geben.
TOI 2109b umkreist einen gelb-weißen Stern, der 1,7-mal so groß und 1,4-mal so schwer wie die Sonne ist und etwa 855 Lichtjahre entfernt ist. TOI 2109b und seine Sonne sind so nah beieinander, dass der Abstand zwischen ihnen nur etwa 2,4 Millionen Kilometer (1,5 Millionen Meilen) beträgt. Das sind nur 1,6 Prozent der Entfernung zwischen Sonne und Erde.
Bei so großer Nähe ist der Exoplanet wahrscheinlich gezeitengesperrt zu seinem Wirtsstern, wobei eine Seite permanent dem Stern zugewandt ist. Diese Seite, die untersucht wird, während sich der Exoplanet ins Sichtfeld hinein und aus seinem Sichtfeld dreht, erreicht die wahnsinnige Temperatur von 3.500 Kelvin, aber die Nachtseite – die vom Stern abgewandt ist – ist etwas schwieriger zu verstehen.
„Die Nachthelligkeit des Planeten liegt unter der Empfindlichkeit der TESS-Daten, was Fragen darüber aufwirft, was dort wirklich passiert.“ Sagte Sporer .
„Ist die Temperatur dort sehr kalt, oder nimmt der Planet irgendwie Wärme auf der Tagseite auf und überträgt sie auf die Nachtseite?“ „Wir sind am Anfang des Versuchs, diese Frage für diese ultraheißen Jupiter zu beantworten.“
Was das Forscherteam messen konnte, war die Geschwindigkeit, mit der sich TOI 2109b spiralförmig auf seinen Stern zubewegt. Pro Jahr kommt es ihm um 10 bis 750 Millisekunden näher. Das ist die schnellste Inspirationsrate aller heißen Jupiter, die wir bisher entdeckt haben.
Das Team hofft, dass zukünftige Studien zu TOI-2109b, vielleicht mit dem bald startendes James-Webb-Weltraumteleskop (auf Holz klopfen) wird einige der Belastungen enthüllen, denen heiße Jupiter ausgesetzt sind, während sie ihre Todesspirale durchlaufen.
„Ultraheiße Jupiter wie TOI-2109b bilden die extremste Unterklasse von Exoplaneten.“ sagte Wong .
„Wir haben gerade erst begonnen, einige der einzigartigen physikalischen und chemischen Prozesse zu verstehen, die in ihrer Atmosphäre ablaufen – Prozesse, die in unserem eigenen Sonnensystem keine Entsprechungen haben.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astronomische Journal .