Weltall: Planeten-Tanz 01.02.2021, 14:30 Uhr

Exo-Planeten: Forscher machen spektakulären Fund

Weit entfernte Exo-Planeten stellen Forschende vor Rätsel: Entstehen Sonnensysteme anders als gedacht?

Die künstlerische Grafik zeigt den Blick vom Planeten im TOI-178-System, der am weitesten vom Stern entfernt ist. Die Exo-Planeten zeigen auf ihren Umlaufbahnen einen merkwürdigen Rhythmus. Foto: ESO/L. Calçada/spaceengine.org

Die künstlerische Grafik zeigt den Blick vom Planeten im TOI-178-System, der am weitesten vom Stern entfernt ist. Die Exo-Planeten zeigen auf ihren Umlaufbahnen einen merkwürdigen Rhythmus.

Foto: ESO/L. Calçada/spaceengine.org

Bisweilen geraten etablierte Modelle ins Wanken. Vor so einem Moment steht jetzt die Astronomie. Mit einer Reihe von Teleskopen, darunter dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO), haben Forschende in den Tiefen des Weltalls ein System aus sechs Exo-Planeten entdeckt, von denen fünf in einem ungewöhnlichen Rhythmus um ihren Zentralstern kreisen.

Die Astronomen sind davon überzeugt, dass dieses System Hinweise darauf liefern könnte, wie Planeten entstehen – auch jene in unserem Sonnensystem.  Nur: Diese Hinweise passen so gar nicht zu unseren bisherigen Annahmen über die Entstehung von Planetensystemen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH-Firmenlogo
Bauingenieur*in / Techniker*in (m/w/d) als Projektleiter*in Infrastrukturanlagen Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH
Karlsruhe Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Fachteamleiter*in leichte Instandhaltung Betriebshof Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Universitätsklinikum Tübingen-Firmenlogo
Datenanalystin / Datenanalysten als stellv. Abteilungsleitung Gebäudeautomation (w/m/d) Universitätsklinikum Tübingen
Tübingen Zum Job 
Papierfabrik Louisenthal GmbH-Firmenlogo
Qualitätssicherer (m/w/d) Werk Folie Papierfabrik Louisenthal GmbH
MAGNA STEYR Engineering Germany GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Fahrzeug-Netzwerkintegration im Bereich Elektrik/Elektronik (E/E) (m/w/x) MAGNA STEYR Engineering Germany GmbH
Sindelfingen Zum Job 
MAGNA STEYR Engineering Germany GmbH-Firmenlogo
Bauteilverantwortlicher im Bereich Elektrik/Elektronik (m/w/x) MAGNA STEYR Engineering Germany GmbH
Sindelfingen Zum Job 
MAGNA STEYR Engineering Germany GmbH-Firmenlogo
Automotive Cyber Security Koordinator im Bereich Elektrik/Elektronik (E/E) (m/w/x) MAGNA STEYR Engineering Germany GmbH
Sindelfingen Zum Job 
GSW Gemeinschaftsstadtwerke GmbH Kamen, Bönen, Bergkamen-Firmenlogo
Planungsingenieur (m/w/d) GSW Gemeinschaftsstadtwerke GmbH Kamen, Bönen, Bergkamen
PASS GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Ingenieur für Anlagentechnik und Prozessautomatisierung (m/w/x) PASS GmbH & Co. KG
Schwelm Zum Job 
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Projektleiter (m/w/i) Vertrieb IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Handtmann Systemtechnik GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Versuchsingenieur (m/w/d) Hochvolt-Batterie Handtmann Systemtechnik GmbH & Co. KG
Biberach an der Riß Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Projektleitung Großprojekte Hochspannungsnetze (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektleitung Großprojekte Netzinfrastruktur (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Planung Netztrafostationen (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektentwickler*in Freiflächen PV (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Störk-Tronic, Störk GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Anforderungsingenieur für elektronische Regelungssysteme (m/w/d) Störk-Tronic, Störk GmbH & Co. KG
Stuttgart Zum Job 
Verpa Folie Weidhausen GmbH-Firmenlogo
Kunststoffingenieur für die Entwicklungsabteilung (m/w/d) Verpa Folie Weidhausen GmbH
Weidhausen bei Coburg Zum Job 
Delphin Technology AG-Firmenlogo
Technical Sales Manager (m/w/d) Delphin Technology AG
Bergisch Gladbach (Refrath) Zum Job 
Sakret Bausysteme GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bauingenieur als Gebietsleiter (m/w/d) Betoninstandsetzung Sakret Bausysteme GmbH & Co. KG
Baden-Württemberg Zum Job 
Fresenius Kabi Deutschland GmbH-Firmenlogo
Internationaler Projektingenieur (m/w/d) Fresenius Kabi Deutschland GmbH
Friedberg Zum Job 

Ferne Exo-Planeten in spezieller Konfiguration

Es geht um einen 200 Lichtjahre entfernten Stern mit dem kryptischen Namen TOI-178 im Sternbild Bildhauer (Sculptor) am Südhimmel. Als die Forschenden ihn zum ersten Mal beobachteten, glaubten sie, zwei Planeten entdeckt zu haben, die den Stern auf der gleichen Bahn umkreisen. Doch ein genauerer Blick offenbarte etwas völlig anderes.

Sternentanz um Schwarzes Loch: Ingenieure leisten Bahnbrechendes

„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“, sagt Adrien Leleu von der Universität Genf und der Universität Bern. Leleu leitete eine neue Studie des Systems, die jetzt im Magazin „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht wurde.

Foto: ESO, IAU and Sky & Telescope

Foto: ESO, IAU and Sky & Telescope

Demnach ergaben die Forschungen, dass das ferne Sonnensystem sechs Exoplaneten aufweist. Fünf von ihnen sind auf ihren Umläufen in einer Art rhythmischem Tanz gefangen, sie befinden sich in Resonanz. Nur der Planet, der TOI-178 am nächsten ist, ist kein Teil des Tanzes, bei dem es klare Muster gibt, die sich wiederholen, während die Planeten um den Stern kreisen. Die Planeten richten sich nach einer bestimmten Anzahl von Umläufen aneinander aus.

Resonanzkette wie bei den Jupitermonden

Astronomen kennen das Phänomen: Eine ähnliche Resonanz gibt es auch bei den Bahnen der drei Jupitermonde Io, Europa und Ganymed. Io ist dem Jupiter am nächsten. Er absolviert für jeden Orbit, den der am weitesten vom Jupiter entfernte Ganymed macht, vier volle Umläufe. Und für jeden Orbit, den der mittlere Mond Europa vollführt, zwei Umläufe.

Warum die Starlink-Satelliten zu einer Katastrophe führen könnten

Die Exoplaneten folgen allerdings einer wesentlich komplexeren Resonanzkette. Es ist eine der längsten, die bisher in einem Planetensystem entdeckt wurde, teilt das Team mit. Während sich die Jupitermonde wie oben gezeigt in einer 4:2:1-Resonanz befinden, folgen die fünf Exo-Planeten des TOI-178-Systems einer 18:9:6:4:3-Kette. Sprich: Der vom Stern aus gesehene zweite Planet vollzieht 18 Umläufe, während der dritte Planet neun Umläufe absolviert. Der vierte Planet vollzieht in der selben Zeit sechs Umläufe – und so weiter. Dieser Tanz, wie die Forscher ihn nennen, ist keine zufällige Kuriosität, da ist sich das Team sicher.

Planeten-Bahnen sind sehr gut geordnet

„Die Bahnen in diesem System sind sehr gut geordnet, was uns sagt, dass sich dieses System seit seiner Geburt recht sanft entwickelt hat“, erklärt Co-Autor Yann Alibert von der Universität Bern.

Hier wird Ihnen ein externer Inhalt von youtube.com angezeigt.

Mit der Nutzung des Inhalts stimmen Sie der Datenschutzerklärung von youtube.com zu.

Das Phänomen liefert also Hinweise auf die Vergangenheit des Systems und die Entstehung der Planeten. Hätte es zuvor Störungen, wie etwa heftige Einschläge, gegeben, wäre das System zusammengebrochen – der Rhythmus wäre so heute nicht zu sehen.

Dunkle Materie: Verblüffende Entdeckung 

Womit die Forschenden überhaupt nicht gerechnet hätten: Während die Umläufe um den Stern klar geordnet sind, sind die Dichten der Planeten „viel ungeordneter“, wie Nathan Hara von der Universität Genf erklärt: „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. Das ist nicht das, was wir gewohnt sind.“

„Das stellt unser Verständnis von der Entstehung von Planetensystemen infrage“

Denn in unserem Sonnensystem sind die Planeten gewissermaßen nach Dichte sortiert: Die dichteren Gesteinsplaneten sind näher am Zentralstern, die lockerer strukturierten bis hin zu den Gasplaneten mit geringer Dichte hingegen sind weit draußen auf den Außenbahnen um die Sonne.

„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“, betont Leleu.

Mit Teleskopen sind Exoplaneten extrem schwierig zu beobachten, weshalb die Astronomen für ihre weiteren Forschungen andere Wege gehen mussten. Das Team nutzte unter anderem Daten des Cheops-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zusammen mit dem bodengebundenen Espresso-Sprektrographen-Instrument am VLT der Eso sowie NGTS (Next Generation Transit Survey) und dem Speculoos-Projekt, die sich beide am Paranal-Observatorium der ESO in Chile befinden.

Hier wird Ihnen ein externer Inhalt von youtube.com angezeigt.

Mit der Nutzung des Inhalts stimmen Sie der Datenschutzerklärung von youtube.com zu.

Exo-Planeten könnten in bewohnbarer Zone liegen

Dabei kamen vor allem zwei Beobachtungsmethoden zum Einsatz:

  • Die Beobachtung von Transits, also die Analyse des Lichts, das vom Zentralstern ausgesandt wird. Der Stern verdunkelt sich minimal, wenn ein Exoplanet von der Erde aus gesehen an ihm vorbeizieht.
  • Die Beobachtung von Radialgeschwindigkeiten. Dabei wird das Lichtspektrum des Sterns auf Anzeichen von Verschiebungen untersucht, die auftreten, wenn sich die Exoplaneten auf ihren Bahnen bewegen.

Durch die Kombination beider Techniken konnten die Astronomen wichtige Informationen über das 200 Lichtjahre entfernte System sammeln. So ist klar:

  • Die Exoplaneten sind ihrem Zentralstern viel näher und umkreisen ihn viel schneller als die Erde unsere Sonne umkreist. Der innerste Planet braucht für eine Umlaufbahn nur wenige Tage, während der langsamste Planet etwa zehnmal so lange benötigt.
  • Die sechs Planeten sind etwa ein- bis drei Mal so groß wie die Erde. Ihre Masse beträgt das 1,5- bis 30-fache der Erdmasse.
  • Einige der Planeten bestehen aus Gestein. Sie sind viel größer als die Erde, weshalb die Forschenden sie Super-Erden nennen. Andere sind Gasplaneten, allerdings viel kleiner als die Planeten, die wir von den äußeren Umlaufbahnen unseres Sonnensystems kennen. Sie werden Mini-Neptune genannt.

Keiner der sechs Exoplaneten liegt in der bewohnbaren Zone des Sterns. Aber die Astronomen glauben, dass sie durch die Weiterverfolgung der rhythmischen Resonanzkette weitere Planeten finden könnten, die womöglich in dieser Zone liegen könnten.

Lesen Sie auch:

Das erste Foto eines Schwarzen Lochs

Teleskop Alma sucht Wasser im Universum

Ein Beitrag von:

  • Peter Sieben

    Peter Sieben schreibt über Forschung, Politik und Karrierethemen. Nach einem Volontariat bei der Funke Mediengruppe war er mehrere Jahre als Redakteur und Politik-Reporter in verschiedenen Ressorts von Tageszeitungen und Online-Medien unterwegs.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.