TOI-2109b rast ins Verderben – doch die Physik dahinter ist spannend
Ein Planet stürzt auf seinen Stern zu. Warum das die Forschung begeistert und was TOI-2109b über Sterne verrät, lesen Sie hier.
Ein ultraheißer Jupiter umkreist seinen Stern in rasender Geschwindigkeit – seine enge Umlaufbahn könnte Hinweise auf die innere Struktur des Sterns liefern.
Foto: ESA/ATG medialab, Creative Commons BY-SA 3.0 IGO
TOI-2109b ist kein gewöhnlicher Exoplanet. Er umrundet seinen Stern in gerade einmal 16 Stunden – schneller als jeder andere bekannte Gasriese. Diese extreme Nähe bedeutet jedoch auch: Der Planet ist zum Untergang verurteilt. Doch Forschende der Macquarie University und weiterer Einrichtungen haben nun herausgefunden: Der Absturz lässt auf sich warten. Das gibt der Wissenschaft eine seltene Gelegenheit, den Orbit-Zerfall eines Planeten in Echtzeit zu beobachten – und daraus Rückschlüsse auf die Struktur seines Sterns zu ziehen.
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Orbitale Selbstzerstörung in Zeitlupe
TOI-2109b befindet sich rund 870 Lichtjahre von der Erde entfernt. Der Gasriese ist etwa fünfmal so schwer und fast doppelt so groß wie Jupiter. Seine Umlaufbahn führt ihn auf nur 2,3 Sternradien an sein Zentralgestirn heran. Zum Vergleich: Merkur braucht 88 Tage für einen Sonnenumlauf – dieser Planet schafft es in 16 Stunden.
Solche engen Umlaufbahnen erzeugen enorme Gravitationskräfte. Dabei wirkt der Planet wie ein kosmisches Seil, das an der Oberfläche seines Sterns zerrt und eine leichte Ausbeulung – einen sogenannten Gezeitenwulst – erzeugt. Diese Masseverschiebung ist leicht versetzt zur Position des Planeten. Genau dieser Versatz erzeugt eine Reibung, die dem Planeten Energie entzieht. Die Folge: Die Umlaufbahn schrumpft.
Drei mögliche Enden – aber keines davon ist nah
Das Team um Dr. Jaime A. Alvarado-Montes von der Macquarie University hat drei Szenarien für das Schicksal des Planeten berechnet:
- TOI-2109b könnte durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen werden.
- Er könnte in den Stern stürzen und vollständig verglühen.
- Er könnte seine Gasatmosphäre verlieren – und nur ein fester Kern bliebe übrig.
Noch aber ist keines dieser Szenarien eingetreten. Eine umfangreiche Analyse von Daten aus den Jahren 2010 bis 2024 – darunter Messungen mit der NASA-Raumsonde TESS, dem europäischen CHEOPS-Satelliten und mehreren erdgebundenen Teleskopen – zeigt: Die Umlaufzeit verkürzt sich, aber nur sehr langsam. Aktuelle Daten deuten auf eine Änderung von rund 2,6 Millisekunden pro Jahr hin. Damit bewegt sich TOI-2109b weiter auf seinen Stern zu – allerdings in kosmischer Zeitlupe.
Jung oder alt? Das Alter des Sterns entscheidet über den Zerfall
Eine zentrale Frage in der Studie lautete: Wie schnell zerfällt die Umlaufbahn wirklich? Die Antwort hängt entscheidend vom Alter des Zentralsterns ab. Die Forschenden modellierten zwei Hauptszenarien:
- Ist der Stern jung (zwischen 1 und 1,8 Milliarden Jahren), dann dominieren sogenannte Inertialwellen. Diese innere Bewegung des Sternplasmas wirkt bremsend – aber nur sehr schwach. Die Umlaufbahn schrumpft um wenige Millisekunden pro Jahr.
- Ist der Stern älter (bis zu 2,7 Milliarden Jahre), könnten zusätzlich Schwerewellen im Inneren brechen. Diese Prozesse führen zu einer deutlich stärkeren Energieabgabe und beschleunigen den Zerfall spürbar – bis zu über eine Sekunde pro Jahr.
Die Transitdaten sprechen klar für das erste Szenario: Der Stern ist jung, und TOI-2109b bleibt vorerst stabil.
Was Transitzeiten über das Universum verraten
Die Grundlage für diese Erkenntnisse lieferten 117 gemessene Transits. Jedes Mal, wenn TOI-2109b vor seinem Stern vorbeizieht, lässt sich der exakte Zeitpunkt messen. Kleinste Verschiebungen – sogenannte Transit Timing Variations (TTVs) – zeigen, ob sich die Umlaufzeit verändert. Die Forschenden konnten nachweisen, dass die aktuelle Bahnveränderung im Rahmen des langsamen Zerfalls liegt. Das heißt: Das zweite, dramatischere Szenario ist auszuschließen.
„Dieser Planet und seine interessante Situation könnten uns helfen, einige mysteriöse astronomische Phänomene zu erklären, für die wir bisher wirklich nicht viele Beweise haben“, so Dr. Alvarado-Montes.
Ein Labor für die Astrophysik
Ultraheiße Jupiter wie TOI-2109b sind extrem selten. Nur etwa 0,5 % aller Sterne, die unserer Sonne ähneln, besitzen solche Planeten. Doch gerade wegen ihrer Nähe zum Stern und der kurzen Umlaufzeit eignen sie sich hervorragend, um dynamische Wechselwirkungen zu erforschen. An ihnen lässt sich beobachten, wie Sterne und Planeten Energie austauschen – und was im Inneren eines Sterns passiert, wenn er von außen gestört wird.
„TOI-2109b gibt uns die Gelegenheit, die Physik der Gezeitenreibung besser zu verstehen – und damit auch die Zukunft anderer Planeten“, erklären die beteiligten Wissenschaftler*innen.
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