Riesenplanet mit zwei Sonnen wird von Astronomen 446 Lichtjahre von der Erde entfernt entdeckt

Ein internationales Astronomenteam, an dem Forscher von Northwestern University und Universidade von Exeter beteiligt waren, hat die Identifizierung eines Gasriesen-Exoplaneten bestätigt, der ein Sternenpaar umkreist. Die Entdeckung ruft Bilder aus der Science-Fiction hervor und erinnert an den Planeten Tatooine aus der Star Wars-Saga, der dafür bekannt ist, zwei Sonnen am Himmel zu haben.

Der Planet, katalogisiert als HD 143811 AB b, befindet sich etwa 446 Lichtjahre von unserem Sistema Solar entfernt. Ele ist Teil der Sternvereinigung Scorpius-Centaurus, einer riesigen Sternentstehungsregion relativ nahe an Terra, was es zu einem häufigen Ziel für Studien zur Entwicklung junger Planetensysteme macht.

Dieser Befund ist besonders bedeutsam, da er das direkte Bild eines zirkumbinären Exoplaneten darstellt, der zwei Sterne umkreist und seinem bisher aufgezeichneten Sternpaar am nächsten ist. Die Bestätigung wurde durch eine erneute Analyse archivierter Daten in Kombination mit neuen Beobachtungen ermöglicht, was das anhaltende Potenzial astronomischer Archive für neue Entdeckungen zeigt.

Eigenschaften des neu entdeckten Gasriesen

HD 143811 AB b ist eine Welt von beeindruckenden Ausmaßen, klassifiziert als Gasriese mit einer geschätzten sechsfachen Masse von Júpiter, dem größten Planeten in unserem Sistema Solar. Ein entscheidender Faktor für seine Entdeckung ist die Jugend von Sua, die erst 13 Millionen Jahre alt ist. Aus kosmischer Sicht gilt dieses Alter als jung, was bedeutet, dass der Planet noch einen Großteil der während seines Entstehungsprozesses erzeugten Wärme speichert. Durch die Restwärmeemission von Essa wird es im Infrarotspektrum heller, sodass es mit direkten Bildgebungstechniken leichter zu erkennen ist. Die Temperatur an seiner Oberfläche ist extrem hoch und wird auf etwa 769 Grad Celsius geschätzt, eine unwirtliche Umgebung, die sich stark von allem unterscheidet, was wir in unserem System finden. Die Kombination aus seiner hohen Masse, hohen Temperatur und der Nähe zu zwei Quellen stellarer Strahlung macht ihn zu einem natürlichen Labor für die Untersuchung der extremen Bedingungen, unter denen Planeten in komplexen und dynamischen Umgebungen entstehen und sich entwickeln können.

Der komplexe Orbitaltanz des Systems

Die Orbitaldynamik des HD 143811 AB b-Systems ist ein faszinierendes Beispiel für Gravitationswechselwirkungen. Der Riesenplanet vollzieht in einem Zeitraum von etwa 300 Erdenjahren eine einzige Umdrehung um seine beiden Sterne. Die Umlaufbahn von Sua ist riesig und befindet sich in einer Entfernung von etwa 60 Astronomischen Einheiten (AE) vom Massenschwerpunkt des Sternpaares, was dem 60-fachen der durchschnittlichen Entfernung zwischen Terra und Sol entspricht. Apesar dieser großen Entfernung ist dies die nächstgelegene Umlaufbahn, die jemals für einen zirkumbinären Planeten abgebildet wurde.

Während der Planet seine lange Reise antritt, vollführen die beiden Muttersterne ihren eigenen Orbitaltanz und drehen sich in einem Zeitraum von nur 18 Tagen viel schneller umeinander. Die Essa-Konfiguration eines kompakten Sternpaares mit einem entfernten Planeten in einer stabilen Umlaufbahn liefert wertvolle Daten für Wissenschaftler, die die Entstehung und Stabilität von Planetensystemen in binären Konfigurationen modellieren, die in unserer Galaxie häufig vorkommen.

Die Erkennungs- und Bestätigungsmethode

Die Entdeckung von HD 143811 AB b war das Ergebnis einer sorgfältigen Datenüberprüfung. Die Forschungsteams analysierten Dateien des Gemini Planet Imager (GPI), eines Instruments, das zwischen 2016 und 2019 am Gemini South-Teleskop am Standort Chile betrieben wurde. Das GPI wurde speziell zur Erkennung des schwachen Lichts entwickelt, das von jungen Exoplaneten ausgestrahlt wird, die nahegelegene Sterne umkreisen.

Nach der Schließung des GPI-Betriebs in der südlichen Hemisphäre widmeten sich Wissenschaftler der Durchsuchung der umfangreichen Datensammlung auf der Suche nach Signalen, die bei ersten Analysen möglicherweise übersehen worden waren. Ein schwacher Lichtpunkt in der Nähe des Doppelsternsystems erregte die Aufmerksamkeit der Forscher.

Um zu bestätigen, dass es sich bei dem Objekt tatsächlich um einen Planeten und nicht um einen entfernten Hintergrundstern handelte, nutzten Astronomen zusätzliche Beobachtungen von Observatório W. M. Keck bei Havaí. Durch den Vergleich von Bildern aus verschiedenen Zeiten konnten sie bestätigen, dass sich der Lichtpunkt zusammen mit dem Sternenpaar bewegte, was ihre gravitative Verbindung bestätigte.

Bemerkenswert ist, dass der Ansatz der erneuten Datenanalyse es zwei verschiedenen Forschungsgruppen ermöglichte, unabhängig voneinander zu derselben Schlussfolgerung zu gelangen, was die Gültigkeit der Entdeckung stärkte und die Bedeutung der Bewahrung und erneuten Untersuchung astronomischer Daten hervorhob.

Die Seltenheit von Planeten in Doppelsternsystemen

Obwohl bisher mehr als 6.000 Exoplaneten bestätigt wurden, wurde nur ein kleiner Teil davon in Doppelsternsystemen gefunden. Die Entdeckung dieser Welten, sogenannte zirkumbinäre Planeten, ist eine erhebliche technische Herausforderung. Die Hauptschwierigkeit liegt in der intensiven Helligkeit der Muttersterne, die das schwache Licht, das von Begleitplaneten reflektiert oder emittiert wird, tendenziell überschattet.

Die in diesem Fall verwendete direkte Bildgebungstechnik ist eine der schwierigsten, aber auch lohnendsten, da sie es ermöglicht, Photonen einzufangen, die direkt vom Planeten kommen. Allerdings ist es vor allem bei riesigen, jungen Planeten wirksam, die weit von ihren Sternen entfernt kreisen. Mit dieser Methode wurden Apenas eine Handvoll zirkumbinärer Planeten entdeckt.

Diese Systeme sind für die Wissenschaft äußerst wertvoll, da sie die gleichzeitige Untersuchung von Stern- und Planetenbahnen ermöglichen. Die komplexe Gravitationswechselwirkung zwischen drei Körpern (den beiden Sternen und dem Planeten) bietet ein strenges Testgelände für Theorien über Orbitaldynamik und Planetenentstehung.

Hypothesen zur Planetenentstehung

Der genaue Prozess, der zur Entstehung von HD 143811 AB b führte, ist unter Experten immer noch umstritten. Traditionelle Theorien zur Planetenentstehung stehen vor Herausforderungen, wenn sie versuchen, die Existenz von Gasriesen in so weiten Umlaufbahnen innerhalb von Doppelsternsystemen zu erklären.

Eine der Haupthypothesen ist die der Gravitationsinstabilität, bei der die Gas- und Staubscheibe, die ursprünglich junge Sterne umgab, aufgrund von Instabilitäten ihrer eigenen Schwerkraft fragmentierte, was relativ schnell zur Bildung eines oder mehrerer Riesenplaneten führte. Die Outra-Möglichkeit ist das Kernakkretionsmodell, bei dem sich zunächst ein Gesteinskern bildet und dann eine riesige Gasatmosphäre ansammelt, gefolgt von einer Wanderung in eine weiter entfernte Umlaufbahn aufgrund von Wechselwirkungen mit der Scheibe oder anderen Körpern.

Visualisierung und Zukunftsstudien

Um die Entdeckung zu veranschaulichen, erstellten die Forscher eine Reihe von Zeitrafferbildern, die die Umlaufbewegung des Planeten um das Sternpaar im Laufe der Beobachtungsjahre zeigen. Die visuelle Aufzeichnung von Esse bestätigt nicht nur die Flugbahn des Planeten, sondern hilft auch, die Parameter seiner Umlaufbahn zu verfeinern.

Die Bestätigung von HD 143811 AB b ebnet den Weg für zukünftige Beobachtungen. Astronomen planen, das System weiterhin zu überwachen, um seine gesamte Umlaufbahn genauer zu kartieren. Die detaillierte Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics, dient als Grundlage für zukünftige Forschungen zur Demographie und Eigenschaften von Planeten in mehreren Sternensystemen.

Die Bedeutung der Scorpius-Centaurus-Assoziation

Der Standort des Systems in der Scorpius-Centaurus-Assoziation ist der Schlüssel zur Entdeckung. Die Esta-Region ist das dem Sol am nächsten gelegene massereiche Sternentstehungsgebiet und enthält Tausende junger Sterne. Das relativ junge Alter dieser Sterne bedeutet, dass alle Planeten, die sie umkreisen, ebenfalls jung sind, mehr Wärme abgeben und sie zu einem leichteren Ziel für die direkte bildgebende Erkennung machen.