Roter Zwergstern, Planet, der in rechten Winkeln umkreist. Chaos.

Wenn wir an andere Planetensysteme denken, neigen wir dazu zu glauben, dass sie nach denselben Grundregeln funktionieren wie unsere eigenen. Im Sonnensystem kreisen die Planeten nahe der Äquatorialebene der Sonne – also um ihren Äquator. Die Rotationsachse der Sonne, die Richtung ihrer Pole basierend auf ihrer Rotation, ist auch die gleiche wie die der meisten Planeten (mit Ausnahme von Uranus, der sich auf seiner Seite dreht).

Aber wenn uns das Studium der außersolaren Planeten etwas gelehrt hat, dann ist das Universum voller Möglichkeiten. Betrachten Sie den Stern GJ436, einen roten Zwerg, der sich etwa 33 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Seit Jahren wissen Astronomen, dass dieser Stern einen Planeten hat, der sich sehr wie ein Komet verhält. Laut einer kürzlich von Astronomen der Universität Genf (UNIGE) durchgeführten Studie hat dieser Planet jedoch auch eine sehr eigenartige Umlaufbahn.

Die Studie mit dem Titel „Orbitalfehlausrichtung des Neptunmassen-Exoplaneten GJ 436b mit der Drehung seines kühlen Sterns“ wurde kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur. Die Studie wurde von Vincent Bourrier vom Observatorium der Universität Genf geleitet und umfasste Mitglieder der Universität Grenoble Alpes, der Tennessee State University und des Zentrums für Raumfahrt und Bewohnbarkeit der Universität Bern.

GJ436 war bereits die Quelle von großem wissenschaftlichen Interesse, auch dank der Entdeckung, dass sein einziger bestätigter Exoplanet eine gasförmige Hülle hat, die einem Kometen ähnelt. Dieser Exoplanet, bekannt als GJ436b, wurde erstmals 2004 mit Radialgeschwindigkeitsmessungen des Keck-Observatoriums beobachtet. 2007 war GJ436b der erste Planet in Neptungröße, von dem bekannt ist, dass er sehr nahe an seinem Stern umkreist (auch bekannt als „heißer Neptun“).

Und 2015 machte GJ436 b erneut Schlagzeilen, als Wissenschaftler berichteten, dass seine Atmosphäre verdunstet, was zu einer riesigen Wolke um den Planeten und einer langen, nachlaufenden Geschichte führte. Es wurde festgestellt, dass diese Wolke das Ergebnis der Verdunstung von Wasserstoff in der Atmosphäre des Planeten ist, dank der extremen Strahlung, die von seinem Stern ausgeht. Dieses nie zuvor gesehene Phänomen bedeutet im Wesentlichen, dass GJ436 b wie ein Komet aussieht.

Eine weitere interessante Tatsache über diesen Planeten ist seine Umlaufbahnneigung, über die Astronomen in den letzten 10 Jahren gerätselt haben. Im Gegensatz zu den Planeten des Sonnensystems, deren Umlaufbahnen weitgehend kreisförmig sind, folgt GJ436b einem sehr exzentrischen, elliptischen Pfad. Und wie das Forscherteam in seiner Studie angedeutet hat, kreist der Planet auch nicht entlang der Äquatorebene des Sterns, sondern verläuft fast über seinen Polen.

Wie Vincent Bourrier – ein Forscher am Institut für Astronomie der UNIGE-Fakultät für Naturwissenschaften, Mitglied des Projekts VIER ACES des Europäischen Forschungsrats und Hauptautor der Studie – in einer Pressemitteilung von UNIGE erklärte:

„Dieser Planet steht unter enormen Gezeitenkräften, weil er unglaublich nahe an seinem Stern liegt, kaum 3% der Entfernung Erde-Sonne. Der Stern ist ein roter Zwerg, dessen Lebensdauer sehr lang ist. Die Gezeitenkräfte, die er induziert, sollten seitdem die Umlaufbahn des Planeten zirkulieren, aber das ist nicht der Fall! “

Dies war aus vielen Gründen ein besonders interessanter Fund. Einerseits ist es das erste Mal, dass ein Planet eine polare Umlaufbahn hat. Auf der anderen Seite ist die Untersuchung, wie Planeten einen Stern umkreisen, eine großartige Möglichkeit, mehr darüber zu erfahren, wie sich dieses System gebildet und entwickelt hat. Wenn zum Beispiel ein Planet durch den Durchgang eines nahe gelegenen Sterns gestört wurde oder durch die Anwesenheit anderer massereicher Planeten beeinflusst wird, wird dies aus seiner Umlaufbahn ersichtlich.

Wie Christophe Lovis, ein UNIGE-Forscher und Mitautor der Studie, erklärte:

"Selbst wenn wir bereits falsch ausgerichtete Planetenbahnen gesehen haben, verstehen wir deren Ursprung nicht unbedingt, zumal wir hier zum ersten Mal die Architektur eines Planetensystems um einen roten Zwerg messen."

Hervé Beust, ein Astronom der Universität von Grenobles Alpes, war für die Umlaufbahnberechnung von GJ436b verantwortlich. Wie er angedeutet hat, ist die wahrscheinlichste Erklärung für die Umlaufbahn von GJ436b die Existenz eines massereicheren und weiter entfernten Planeten im System. Obwohl dieser Planet derzeit nicht bekannt ist, könnte dies der erste Hinweis darauf sein, dass GJ436 ein Mehrplanetensystem ist.

"Wenn das stimmt, dann zeigen unsere Berechnungen, dass sich der Planet nicht nur nicht wie wir seit 10 Jahren wissen um einen Kreis um den Stern bewegen würde, sondern sich auch auf einer stark geneigten Umlaufbahn befinden sollte", sagte er. "Genau das haben wir gerade gemessen!"

Ein weiterer interessanter Aspekt dieser Studie war die Vorhersage, dass der Planet nicht immer so nah an seinem Stern umkreist ist. Basierend auf ihren Berechnungen geht das Team davon aus, dass der GJ436b im Laufe der Zeit zu einem „verdunstenden Planeten“ gewandert sein könnte, wie er heute ist. Auch hier wird die Existenz eines noch unentdeckten Begleiters als wahrscheinlichste Ursache angesehen.

Wie bei allen Exoplanetenstudien haben diese Ergebnisse auch Auswirkungen auf unser Verständnis des Sonnensystems. Mit Blick auf die Zukunft hofft das Team, weitere Studien zu diesem System durchführen zu können, um festzustellen, ob ein schwer fassbarer planetarischer Begleiter zu finden ist. Diese Umfragen werden wahrscheinlich vom Einsatz von Missionen der nächsten Generation profitieren, insbesondere vom James Webb Space Telescope (JWST).

Wie Bourier sagte: "Unser nächstes Ziel ist es, den mysteriösen Planeten zu identifizieren, der dieses Planetensystem verärgert hat." Die Lokalisierung wird eine weitere indirekte Methode sein, mit der Astronomen Exoplaneten entdecken – indem sie das Vorhandensein anderer Planeten anhand der Umlaufbahnneigung bereits entdeckter Planeten bestimmen. Vielleicht die Methode der Orbitalneigung?

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