Erstmals Einzelgängerplanet vermessen
London (Großbritannien) – Astronomen ist erstmals gelungen, Masse und genauer Distanz bei einem frei durchs All wandernden Planeten präzise zu bestimmen. Der außergewöhnliche Fund markiert einen wichtigen Meilenstein in der Erforschung sogenannter „Rogue Planets“ – also Planeten ohne Mutterstern, die nicht an ein Sonnensystem gebunden sind.
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Wie das Team um Gavin A. L. Coleman von der Queen Mary University of London aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.aed520) berichten, gelang die Messung mithilfe von mehreren, voneinander unabhängigen Beobachtungen eines sogenannten Mikrolinsenereignisses mit erdgestützten Teleskopen sowie dem ESA-Weltraumteleskop „Gaia“. Aus diesem Grund erhielt das Ereignis auch zwei Bezeichnungen: „KMT-2024-BLG-0792“ und „OGLE-2024-BLG-0516“.
Während die meisten bekannten Exoplaneten ihre Sterne auf stabilen Bahnen umkreisen, gibt es offenbar auch zahlreiche planetare Körper, die durch gravitative Wechselwirkungen aus ihren Ursprungssystemen herausgeschleudert wurden. Diese frei treibenden Planeten sind extrem schwer nachzuweisen, da sie kein eigenes Licht aussenden , kein Sternenlicht reflektieren und keinen Stern besitzen, dessen Helligkeit oder Bewegung analysiert werden könnte. Klassische Entdeckungsmethoden wie Transitbeobachtungen oder Radialgeschwindigkeitsmessungen scheiden daher aus. Bislang konnten solche Objekte denn auch fast ausschließlich über den sogenannten Gravitations-Mikrolinseneffekt entdeckt werden: Dabei wirkt die Schwerkraft eines unsichtbaren Vordergrundobjekts wie eine Linse, die das Licht eines weit entfernten Hintergrundsterns kurzzeitig verstärkt. Aus dem Verlauf dieser Helligkeitsänderung lassen sich grundsätzlich Rückschlüsse auf die Masse des verursachenden Objekts ziehen. Allerdings scheiterte dies in der Praxis jedoch größtenteils an der sogenannten Massen-Distanz-Degeneration: Ohne die Entfernung des Objekts zu kennen, bleibt seine Masse unsicher.
Im nun beschriebenen Fall war eine seltene geometrische Konstellation ausschlaggebend: „Gaia“ befand sich während des Ereignisses in einer besonders günstigen Position, sodass der Lichtanstieg des Hintergrundsterns innerhalb von nur 16 Stunden gleich sechsmal gemessen werden konnte.
Durch die Kombination der zeitlich leicht versetzten Beobachtungen von Erde und Weltraum ließ sich die sogenannte Mikrolinsen-Parallaxe bestimmen. Damit konnten die Forschenden erstmals sowohl die Entfernung als auch die Masse des Objekts eindeutig berechnen.
Das Ergebnis: Der frei treibende Planet besitzt etwa 22 Prozent der Masse des Jupiters und liegt damit knapp unterhalb der Saturnmasse. Seine Entfernung beträgt rund 3.000 Parsec, was etwa 10.000 Lichtjahren entspricht. Der Hintergrundstern, dessen Licht verstärkt wurde, erwies sich als Roter Riese.
Besonders interessant ist der Fund auch im Kontext der Entstehungsgeschichte solcher Objekte. Frühere Studien gingen davon aus, dass die meisten Rouge Planetes deutlich kleiner als Jupiter sind und ursprünglich in planetaren Scheiben entstanden, bevor sie durch dynamische Prozesse aus ihren Systemen herausgeschleudert wurden. Deutlich massereichere Objekte gelten hingegen oft als Braune Zwerge – gescheiterte Sterne, die die Schwelle zur Kernfusion nicht überschritten haben.
Mikrolinsenstatistiken hatten bislang eine auffällige Lücke zwischen planetaren Massen und Braunen Zwergen gezeigt, das sogenannte „Einstein-Desert“ (Wüste). Der nun entdeckte Saturn-massige Einzelgängerplanet liegt genau in einem Bereich, der bisher kaum direkt vermessen werden konnte. Die Forscher schließen daraus, dass selbst vergleichsweise massereiche Planeten durch heftige gravitative Wechselwirkungen aus ihren Geburtsumgebungen herausgeschleudert werden können – wenn auch seltener als kleinere Körper.
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Quelle: Science
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