GJ 523b: „Mega-Erde“ stellt Planetenforscher vor Rätsel
Madison (USA) – Astronomen haben mit „GJ 523b“ einen ungewöhnlich massereichen Exoplaneten charakterisiert, der trotz seiner enormen Masse vergleichsweise kompakt ist. Der Planet besitzt etwa die 23-fache Masse der Erde, ist aber lediglich rund 2,5-mal so groß wie unser Planet. Damit handelt es sich um einen außergewöhnlich dichten Exoplaneten, den die Forscher als „Mega-Earth“, also als „Mega-Erde“ – bezeichnen.
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Wie das Team unter der Leitung von Max Kroft von der University of Wisconsin-Madison vorab via ArXiv.org berichtet, ist der Planet „GJ 523b“ erst rund 170 Millionen Jahre alt und besitzt nach den bisherigen Berechnungen rund 23 Erdmassen. Damit erreicht er etwa 60 Prozent der Masse des deutlich größeren Eisriesen Neptun, ist jedoch wesentlich kleiner.
Diese hohe Masse bei vergleichsweise geringer Größe deutet darauf hin, dass der Planet überwiegend aus dichtem Gestein und einem massereichen Kern besteht. Eine ausgedehnte Wasserstoffatmosphäre, wie sie bei sehr großen Planeten zu erwarten wäre, scheint hingegen weitgehend zu fehlen. Gerade diese Kombination macht GJ 523b für die Forschung interessant. Denn Planeten mit einer derart hohen Masse sollten nach gängigen Vorstellungen eigentlich große Mengen an Gas an sich binden können.
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Vom möglichen Hycean-Planeten zum Außenseiter
Entdeckt wurde „GJ 523b“ im Rahmen der Arbeit des Wisconsin Center for Origins Research (WiCOR), das sich unter anderem mit der Entstehung von Leben und der Suche nach potenziell lebensfreundlichen Welten beschäftigt. Ursprünglich interessierten sich die Forscher für sogenannte Hycean-Planeten. Dabei handelt es sich um hypothetische Exoplaneten mit ausgedehnten Ozeanen und einer vergleichsweise gemäßigten Atmosphäre.
Der Planetenkandidat „GJ 523b“ wurde zunächst anhand von Daten des NASA-Weltraumteleskops TESS identifiziert. TESS sucht nach regelmäßigen Helligkeitseinbrüchen von Sternen, die entstehen können, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht. Für die weitere Untersuchung nutzte das Team unter anderem das bodengebundene WIYN-Teleskop in Arizona sowie Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops. Die Messungen ergaben schließlich: GJ 523b ist kein Hycean-Planet, sondern offenbar eine ungewöhnlich dichte Gesteinswelt.
Warum fehlt die Atmosphäre?
Genau hier liegt das Rätsel. Nach gängigen Vorstellungen entstehen Planeten zunächst aus einem festen Kern aus Gestein und Metallen. Wird dieser Kern ausreichend groß, kann er große Mengen an Wasserstoff und anderen Gasen an sich binden.
Bei Planeten unseres Sonnensystems setzte die Bildung massereicher Atmosphären ungefähr ab einer Größenordnung von 20 Erdmassen ein. GJ 523b liegt mit seinen 23 Erdmassen genau in diesem Bereich. Der Planet besitzt aber offenbar keine entsprechend gewaltige Gashülle. Die Forscher diskutieren deshalb mehrere mögliche Erklärungen: Eine Möglichkeit wäre, dass GJ 523b seiner Atmosphäre durch die Nähe zu seinem Stern beraubt wurde. Die intensive Strahlung und Hitze könnten das Gas nach und nach ins All getrieben haben.
Eine andere Hypothese ist ein kosmischer Zusammenstoß: GJ 523b könnte ursprünglich aus zwei größeren Planeten entstanden sein, die miteinander kollidierten. Die dabei freigesetzte Energie hätte einen großen Teil ihrer Atmosphären ins All schleudern können. Übrig geblieben wäre ein außergewöhnlich massereicher und kompakter Gesteinsplanet.
Neue Klasse von Planeten?
Der Begriff „Mega-Erde“ wird bereits seit Jahren verwendet. Eine eindeutige Definition dieser Kategorie existiert jedoch bislang nicht. GJ 523b könnte nun einen wichtigen Referenzfall dafür liefern, was unter einer solchen Welt tatsächlich zu verstehen ist.
Die Forscher betonen allerdings, dass sich aus einem einzigen Objekt noch keine allgemeinen Aussagen über die Entstehung solcher Planeten ableiten lassen.
Weitere Entdeckungen könnten deshalb entscheidend sein. Das Team hofft, unter den bereits Tausenden bekannten Planetenkandidaten weitere ungewöhnlich massereiche und dichte Welten zu finden.
Sollten künftig mehrere Dutzend solcher Objekte entdeckt werden, könnten sich vielleicht gemeinsame Eigenschaften erkennen lassen – und damit Hinweise darauf, wie diese außergewöhnlichen Planeten entstehen und weshalb manche von ihnen ihre Atmosphären verlieren.
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Recherchequelle: ArXiv.org
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