Künstlerische Darstellung von sechs Planeten, die den sonnenähnlichen Stern Kepler-11 umkreisen. (NASA/Tim Pyle) Mittlerweile haben wir Hunderte von Sternen entdeckt, die von mehreren Planeten umkreist werden, die über die gesamte Galaxie verstreut sind. Jedes ist einzigartig, aber ein System, das den 88 Lichtjahre entfernten Stern HD 158259 umkreist, ist wirklich etwas Besonderes.
Der Stern selbst hat ungefähr die gleiche Masse und ist etwas größer als die Sonne – eine Minderheit bei unserer Exoplanetenjagd. Er wird von sechs Planeten umkreist: einer Supererde und fünf Mini-Neptunen.
Nach siebenjähriger Beobachtung haben Astronomen herausgefunden, dass alle sechs dieser Planeten HD 158259 in nahezu perfekter Bahnresonanz umkreisen. Diese Entdeckung könnte uns helfen, die Mechanismen der Entstehung von Planetensystemen besser zu verstehen und zu erfahren, wie sie zu den Konfigurationen führen, die wir sehen.
Bei der Orbitalresonanz sind die Umlaufbahnen zweier Körper um ihren Mutterkörper eng miteinander verbunden, da die beiden umlaufenden Körper einen gravitativen Einfluss aufeinander ausüben. Im Sonnensystem kommt es bei Planetenkörpern ziemlich selten vor; Das wahrscheinlich beste Beispiel sind Pluto und Neptun.
Diese beiden Körper befinden sich in einer sogenannten 2:3-Orbitalresonanz. Für alle zwei Runden, die Pluto um die Sonne macht, macht Neptun drei Runden. Es ist, als würden Musiktakte gleichzeitig abgespielt, aber mit unterschiedlichen Taktarten – zwei Schläge für den ersten, drei für den zweiten.
Orbitalresonanzen haben wurden auch bei Exoplaneten identifiziert . Aber jeder Planet, der HD 158259 umkreist, steht in einer Resonanz von fast 3:2 mit dem nächsten Planeten außerhalb des Sterns, was auch als Periodenverhältnis von 1,5 beschrieben wird. Das bedeutet, dass für alle drei Umlaufbahnen, die jeder Planet durchläuft, der nächste zwei umläuft.
Anhand von Messungen, die mit dem durchgeführt wurden SOPHIE-Spektrograph und dem Exoplanetenjagd-Weltraumteleskop TESS konnte ein internationales Forscherteam unter der Leitung des Astronomen Nathan Hara von der Universität Genf in der Schweiz die Umlaufbahnen jedes Planeten genau berechnen.
Sie sind alle sehr eng. Beginnend am nächsten am Stern – der Supererde, die laut TESS etwa die doppelte Masse der Erde hat – dauern die Umlaufbahnen 2,17, 3,4, 5,2, 7,9, 12 und 17,4 Tage.
Diese ergeben Periodenverhältnisse von 1,57, 1,51, 1,53, 1,51 und 1,44 zwischen jedem Planetenpaar. Das ist zwar nicht ganz die perfekte Resonanz, aber nah genug dran, um HD 158259 als außergewöhnliches System einzustufen.
Und dies ist nach Ansicht der Forscher ein Zeichen dafür, dass die Planeten, die den Stern umkreisen, nicht dort entstanden sind, wo sie jetzt sind.
„Es sind mehrere kompakte Systeme mit mehreren Planeten in oder in der Nähe von Resonanzen bekannt, wie etwa TRAPPIST-1 oder Kepler-80.“ erklärte der Astronom Stephane Udry der Universität Genf.
„Es wird angenommen, dass sich solche Systeme weit vom Stern entfernt bilden, bevor sie auf ihn zuwandern.“ „In diesem Szenario spielen die Resonanzen eine entscheidende Rolle.“
Das liegt daran, dass man annimmt, dass diese Resonanzen entstehen, wenn Planetenembryonen in der protoplanetaren Scheibe entstehen wachsen und nach innen wandern , vom äußeren Rand der Scheibe weg. Dies erzeugt eine Kette von Orbitalresonanzen im gesamten System.
Sobald sich dann das verbleibende Gas der Scheibe auflöst, kann dies die Orbitalresonanzen destabilisieren – und das könnte das sein, was wir bei HD 158259 sehen. Und diese winzigen Unterschiede in den Orbitalresonanzen könnten uns mehr darüber verraten, wie diese Destabilisierung auftritt.
„Die aktuelle Abweichung der Periodenverhältnisse von 3:2 enthält eine Fülle von Informationen“, Sagte Hara .
„Mit diesen Werten einerseits und Gezeiteneffektmodellen andererseits könnten wir in einer zukünftigen Studie die innere Struktur der Planeten einschränken. Zusammenfassend gibt uns der aktuelle Zustand des Systems einen Einblick in seine Entstehung.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Astronomie und Astrophysik .
Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im April 2020 veröffentlicht.