6er-Planetensystem mit perfekter Harmonie entdeckt

Die Geometrie der Umlaufbahnen der sechs Planeten um den Stern HD 110067 (Illu.). Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen. Copyright: Thibaut Roger, NCCR PlanetS
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Die Geometrie der Umlaufbahnen der sechs Planeten um den Stern HD 110067 (Illu.). Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen. Copyright: Thibaut Roger, NCCR PlanetS

Die Geometrie der Umlaufbahnen der sechs Planeten um den Stern HD 110067 (Illu.). Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
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Chicago (USA) – Genaue Untersuchungen des rund 100 Lichtjahre entfernten Planeten „HD 110067“ zeigen, dass der Stern von mindestens sechs Planeten von mehrfacher Erdmasse umkreist wird. Die Bahnen der noch nicht weiter charakterisierten Planeten führen diese dabei in einem perfekt harmonischen Planetentanz um ihren Stern.

Wie das internationale Team unter der Leitung von R. Luque University of Chicago aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41586-023-06692-3 https://www.nature.com/articles/s41586-023-06692-3) berichtet, gelang die Entdeckung und die genaue Bestimmung der Umlaufbahnen mit Hilfe des europäischen Weltraumteleskops „CHEOPS“, nachdem schon 2020 der NASA-Satellit „TESS“ zunächst zwei Planeten um den im Sternbild Coma Berenices gelegenen Stern entdeckt hatte. Zwei Jahre später konnten dann mit TESS weitere Transits von Planeten vor der „Sonnenscheibe“ ihres Sterns beobachtet und schließlich mit CHEOPS nun die restlichen vier. Wie die Auswertungen der Beobachtungsdaten nun zeigen, umkreisen die Planeten ihren Stern in sogenannter orbitaler Resonanz: Während der innerste Planet den Stern neunmal umkreist, führt der zweite sechs und der dritte vier Umrundungen durch. Die drei äußeren Planeten besitzen Umlaufzeiten von 31, 41 und 55 Tagen.

Hintergrund
In der Himmelsmechanik spricht man von einer (Bahn-)Resonanz, wenn zwei oder mehrere Himmelskörper periodisch wiederkehrenden gravitativen Einflüssen unterliegen. Sie wird von den Umlaufzeiten der beteiligten Himmelskörper verursacht, deren Verhältnis zueinander durch niedrige natürliche Zahlen beschrieben werden kann, beispielsweise durch 3:2.

Die Entdeckung resonanter Systeme auf der Umlaufbahn ist äußerst wichtig, da sie Aufschluss über die Entstehung und anschließende Entwicklung des Planetensystems geben. Systeme neigen dazu, sich in Resonanz zu bilden, können aber leicht gestört werden. So können beispielsweise ein sehr massereicher Planet im System, eine nahe Begegnung mit einem vorbeiziehenden Stern oder ein gigantischer Einschlag das Gleichgewicht beeinflussen. (Quelle: Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie)

Eine Besonderheit des Planetensystems um „HD 110067“ sei seine Resonanzkette, berichten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen. Unter den über 5.000 bislang entdeckten Exoplaneten (Planeten also, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen) sind Resonanzen zwar nicht selten. Dass sich derartige Resonanzen aber über derart lange Ketten von sechs Planeten erstecken, si extrem selten.

Infografik zum Planetensystem um „HD 110067“ (Illu.)Copyright: ESA, Übersetzung: ÖAW/IWF

Infografik zum Planetensystem um „HD 110067“ (Illu.)
Copyright: ESA, Übersetzung: ÖAW/IWF

Weiter berichtet der Fachartikel, dass alle bislang endeckten sechs Planeten Radien 1,94 bis 2,85 Erdradien und dem des Neptuns aufweisen. Es handelt sich also um Super-Erden oder Sub-Neptune, deren genaue Zusammensetzung jedoch noch nicht bekannt ist.

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Wie die Pressemitteilung des Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie erläutert, bietet das Studium von Mehrplanetensystemen die Möglichkeit, die Ergebnisse der Planetenentstehung und -entwicklung zu untersuchen und dabei Anfangsbedingungen und Umgebung zu überprüfen: „Planeten in Resonanz sind besonders wertvoll, da sie eine seit ihrer Geburt praktisch unveränderte Systemarchitektur besitzen. Man glaubt, dass nur etwa ein Prozent aller Systeme die Resonanz beibehält.“

Stand der Umlaufbahnen des Planeten-Sextetts nach 14 Tagen, was der Periode von Planet "c" entspricht. Bei jeder 360°- Drehung von Planet "c" um HD 110067 bewegt sich Planet "b" um 540°, Planet "d" um 240°, Planet "e" um 160°, Planet "f" um 120° und Planet "g" um 90°.Copyright: Hugh Osborn, Universität Bern

Stand der Umlaufbahnen des Planeten-Sextetts nach 14 Tagen, was der Periode von Planet „c“ entspricht. Bei jeder 360°- Drehung von Planet „c“ um HD 110067 bewegt sich Planet „b“ um 540°, Planet „d“ um 240°, Planet „e“ um 160°, Planet „f“ um 120° und Planet „g“ um 90°.
Copyright: Hugh Osborn, Universität Bern

Weitere Untersuchungen des offenbar über Jahrmilliarden unveränderten Systems um „HD 110067“ bieten optimale Voraussetzungen für die Modellierung von Planetenatmosphären.

Die bislang gemessene Masse und Dichte von drei der Planeten lässt auf das Vorhandensein großer wasserstoffdominierter Atmosphären schließen. „Somit sind sie ideale Kandidaten für die Untersuchung der Zusammensetzung ihrer Atmosphären mit dem James-Webb-Weltraumteleskop“, betont IWF-Direktorin Christiane Helling abschließend.




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Recherchequelle:  IWF, ESA

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