Astronomen fotografieren erstmals Planet mit drei Sonnen

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Diese künstlerische Darstellung zeigt, wie das Dreifachsternsystem HD 131399 aus der Nähe des jetzt entdeckten Gasriesen aussehen könnte.

Copyright: ESO/L. Calçada

Tucson (USA) – Während Luke Skywalkers Heimatplanet in der Star-Wars-Saga, Tatooine, bereits eine seltsame Welt mit zwei Sonnen am Himmel ist, haben Astronomen jetzt einen Planeten in einem noch exotischeren System entdeckt und sogar direkt abgebildet. Den Himmel dieser Welt bescheinen nicht nur zwei, sondern gleich drei Sonnen.

Mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) ist es dem Team unter der Leitung von Kevin Wagner von der University of Arizona erstmals gelungen, einen Planeten mit der größten bislang entdeckten Umlaufbahn innerhalb eines Mehrfachsternsystems abzubilden. Ihre Entdeckung haben die Forscher aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.aaf9671) beschrieben.

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Bisher gingen Astrophysiker davon aus, dass die Umlaufbahn eines solchen Planeten derart instabil wäre, dass der Planet schnell aus so einem System herausgeschleudert werden würde. “Irgendwie schaffte es dieser Planet jedoch zu überleben”, erläutert die ESO-Pressemitteilung und führt weiter aus: “Diese unerwartete Beobachtung, legt nahe, dass solche Systeme tatsächlich häufiger vorkommen könnten als bisher gedacht.”

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Diese beschriftete, zusammengesetzte Aufnahme zeigt den Planeten im Dreifachsternsystem HD 131399. Das Bild wurde aus zwei einzelnen SPHERE-Bildern erstellt: Eines wurde aufgenommen, um die drei Sterne abzubilden und das andere, um den lichtschwachen Planeten zu entdecken. Der Planet erscheint in diesem Bild also um einiges heller, als er im Vergleich zu den Sternen in Wirklichkeit wäre.

Klicken Sie auf die Bildmitte, um zur Originalabbildung zu gelangen.
Copyright: ESO/K. Wagner et al.

Der Planet mit der Bezeichnung “HD 131399Ab” befindet sich 320 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Zentaur (lat. Centaurus). Er ist rund 16 Millionen Jahre alt und damit einer der jüngsten bisher entdeckten Planeten – zugleich einer der wenigen, die direkt abgebildet werden konnten.

Je nach Jahreszeit dürfte ein Beobachter auf der Oberfläche des Planeten entweder durchgehendes Sonnenlicht oder pro Tag drei Sonnenauf- und Sonnenuntergänge erleben können. Allerdings dauert eine Jahreszeit hier länger als ein irdisches Menschenleben. Wirklich heimlich dürfte es für uns auf dem Gasriesen HD 131399Ab bei einer Temperatur von 580 Grad Celsius aber sowieso nicht sein. Dennoch ist er einer der kühlsten und am wenigsten massereichen direkt abgebildeten Exoplaneten überhaupt.

Hinzu besitzt er die mit Abstand größte Umlaufbahn von bislang bekannten Planeten innerhalb eines Mehrfachsternsystems. “Solche Umlaufbahnen sind durch die komplexe und sich ständig ändernde gravitative Anziehung der anderen zwei Sterne im System oftmals instabil. Man ging deshalb bisher davon aus, dass Planeten in stabilen Umlaufbahnen hier sehr unwahrscheinlich sind.

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Diese Grafik zeigt die Umlaufbahn des Planeten im HD 131399-System (rote Linie) und die Umlaufbahnen der Sterne (blaue Linien).

Copyright: ESO

Auch wenn noch mehrere Langzeitbeobachtungen notwendig sind, um die Umlaufbahn um die Muttersterne genau zu bestimmen, scheinen Beobachtungen und Simulationen das folgende Szenario nahezulegen: “Der hellste Stern wird als um 80 Prozent massereicher als die Sonne geschätzt und wird deshalb als HD 131399A bezeichnet, der selbst von den weniger massereichen Sternen, B und C, in einer Entfernung von etwa 300 AE (AE = Astronomische Einheit = Entfernung zw. Erde und Sonne) umkreist wird. Dabei umkreisen sich B und C gegenseitig wie eine sich drehende Hantel in einer Entfernung, die in etwa der von Sonne und Saturn (10 AE) entspricht.”

Demnach würde der Planet HD 131399Ab den Stern A in einer Entfernung von etwa 80 AE, das entspricht etwa der zweifachen Umlaufbahn des Pluto im Sonnensystem., umkreisen und dabei bis zu einem Drittel der Distanz zwischen A und dem B/C-Doppelstern erreichen. Die Astronomen unterstreichen, dass jedoch noch eine ganze Reihe an orbitalen Szenarien möglich sei und dass ein Urteil darüber, ob das System auf Dauer stabil bleibt, erst möglich werde, wenn mit bereits geplanten Folgebeobachtungen die Umlaufbahn des Planeten genauer untersucht wurde.

“Wenn der Planet vom massereichsten Stern im System weiter entfernt wäre, würde er aus dem System gestoßen werden”, erklärt der Ko-Autor Daniel Apai. “Unsere Computersimulationen haben gezeigt, dass diese Art der Umlaufbahn stabil sein kann. Wenn man jedoch nur eine Kleinigkeit ändert, kann sie sehr schnell instabil werden.”

Planeten in Mehrfachsternensystemen sind für Astronomen und Planetenforscher von besonderem Interesse, da sie ein Beispiel dafür liefern, wie der Mechanismus der Planetenentstehung auch unter diesen extremeren Szenarien abläuft. Zwar erscheint uns ein solches Mehrfachsternsystem angesichts unserer Umlaufbahn um einen einzelnen Stern sehr fremd, in Wirklichkeit sind solche Systeme aber genauso gewöhnlich wie einzelne Sterne.

“Es ist nicht klar, wie der Planet in diesem extremen System auf seine weite Umlaufbahn gelangte, und wir können noch nicht sagen, was das für unser weiteres Verständnis solcher Arten von Planetensystemen bedeutet, aber es zeigt, dass die Vielfalt da draußen doch größer ist, als man es bisher für möglich gehalten hat”, so Wagner abschließend. “Was wir wissen ist, dass Planeten in Mehrfachsystem zwar deutlich seltener untersucht wurden, möglicherweise aber genauso häufig vorkommen wie Planeten in Einzelsternsystemen.”

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