Forscher entdecken rätselhaftes System aus sechs Planeten in rhythmischem Tanz

Forscher stießen auf ein System aus sechs Exoplaneten, von denen fünf in einem ungewöhnlichen Rhythmus um ihren Zentralstern kreisen, wie die Europäische Südsternwarte ESO am Montag in Garching mitteilte.

Die Wissenschaftler sind demnach überzeugt, dass die Entdeckung künftig wichtige Hinweise auf die Entstehung und Entwicklung von Planeten liefern könnte – einschließlich derer unseres Sonnensystems. Das Forscherteam veröffentlichte seine Studie nun in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“.

Exoplaneten in einem rhythmischen Tanz gefangen

Als das Team das System im Sternbild Sculptor – Latein für Bildhauer – am südlichen Sternhimmel erstmals beobachtete, dachten die Forscher, sie hätten zwei auf der gleichen Bahn um ihre Sonne kreisende Planeten entdeckt. Ein genauerer Blick offenbarte jedoch etwas ganz anderes.

„Durch weitere Beobachtungen erkannten wir, dass es sich nicht um zwei Planeten handelt, die den Stern in etwa gleichem Abstand umkreisen, sondern um mehrere Planeten in einer ganz speziellen Konfiguration“, erläuterte Adrien Leleu von der Universität Genf und der Universität Bern, der die neue Studie zu dem System leitete.

Die Forschungen ergaben, dass das System sechs Exoplaneten aufweist und dass alle außer demjenigen, der dem Stern am nächsten ist, auf ihren Bahnen in einem rhythmischen Tanz gefangen sind. Astronomen sprechen in solchen Fällen davon, dass sich Himmelskörper in Resonanz befinden.

Eine solche Resonanz beschreibt ein sich wiederholendes Muster, während die Planeten um den Stern kreisen – wobei sich einige Planeten alle paar Umläufe aneinander ausrichten. Eine ähnliche Resonanz wird auch bei den Bahnen von drei Jupitermonden beobachtet – Io, Europa und Ganymed.

Io, der dem Jupiter am nächsten gelegene der drei Monde, absolviert für jeden Orbit, den der am weitesten entfernte Ganymed macht, vier volle Umläufe um Jupiter – und für jeden Orbit, den Europa macht, zwei volle Umläufe.

Die fünf äußeren Exoplaneten des TOI-178-Systems folgen jedoch einer viel komplexeren Resonanzkette. Sie zählt zu den längsten, die bisher in einem Planetensystem entdeckt wurden. Während sich die drei Jupitermonde in einer 4:2:1-Resonanz befinden, folgen die fünf äußeren Planeten des TOI-178-Systems einer 18:9:6:4:3-Kette.

Ungewöhnliche Reihenfolge der Planetendichte

Dieser Tanz der Planeten ist laut ESO nicht nur eine Bahnkuriosität. Zwar ist die Bahnkonfiguration sauber und geordnet, die Dichten der Planeten sind aber „viel ungeordneter“, erklärte der ebenfalls an der Studie beteiligte Nathan Hara von der Universität Genf.

„Es scheint, dass es einen Planeten gibt, der so dicht ist wie die Erde, direkt neben einem sehr leichten Planeten mit der Hälfte der Dichte des Neptuns, gefolgt von einem Planeten mit der Dichte des Neptuns“, betonte Hara. „Das ist nicht das, was wir gewohnt sind.“

In unserem Sonnensystem zum Beispiel sind die Planeten fein säuberlich angeordnet: Die dichteren Gesteinsplaneten liegen näher an unserer Sonne, und die lockerer strukturierten Gasplaneten mit geringer Dichte umkreisen unser Zentralgestirn weiter draußen.

„Dieser Kontrast zwischen der rhythmischen Harmonie der Orbitalbewegung und den ungeordneten Dichten stellt unser Verständnis von der Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen sicherlich in Frage“, erklärte Leleu. Das ungewöhnliche Planetensystem soll nun weiter erforscht werden.

Für ihre Beobachtung der Planeten in dem 200 Lichtjahre entfernten Systems TOI-178 nutzen sie eine Reihe von Teleskopen, darunter das Very Large Telescope der ESO in Chile und neue, hochpräzise Daten des 2019 ins All gestarteten Weltraumteleskops Cheops der Europäischen Weltraumbehörde ESA. (afp)