Astronomen beobachten leichtesten Exoplanet

Astronomen haben einen Exoplaneten ausfindig gemacht, der genauso leicht ist wie die Erde. Der rund 200 Lichtjahre von der Erde entfernte Planet KOI-314c ist der bisher kleinste und leichteste, der bei der Passage vor seinem Stern beobachtet wurde und für den die Forscher Größe und Masse bestimmen konnten. Und: Er bringt die einst so klaren Grenzen von Gesteins- und Gasplaneten durcheinander.

Die Entdeckung des Erdzwillings war ein echter Zufall. Denn eigentlich suchten die Astronomen um David Kipping vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) in Cambridge nach Monden um Exoplaneten. Dafür beobachteten sie mit Hilfe des Weltraumteleskops Kepler Exoplaneten bei der Passage vor ihrem Zentralstern. In den Daten fahndeten sie dabei nach sogenannten Transit Timing Variations (TTV) – den winzigen Abweichungen in der Transitzeit der Planeten, die auf die Präsenz eines Mondes oder anderen Objekts in der Nähe hindeuten.

Taumelnder Nachbarplanet verriet Präsenz

„Statt nach einem taumelnden Stern zu suchen, wie normalerweise bei der Transitmethode, schauen wir nach einem taumelnden Planeten“, erklärt Koautor David Nesvorny vom Southwest Research Institute (SwRI). Bei dem Roten Zwerg KOI-314 wurden die Forscher fündig: Der Planet KOI-314b, etwa vier Mal so massereich wie die Erde, zeigte tatsächlich ein leichtes Schwanken bei seinem 13 Tage dauernden Umlauf um den Stern.

Allerdings: Für einen Exomond war das Schwanken zu groß. „Die Signatur wurde eindeutig durch einen weiteren Planeten im System hervorgerufen und nicht einen Mond“, berichtet Kipping. „Zuerst waren wir darüber enttäuscht, aber schnell wurde uns klar, dass das ein außergewöhnliches Messergebnis war.“

Dichte Hülle, kleiner Kern

Denn wie weitere Beobachtungen zeigten, handelte es sich bei dem zufällig aufgespürten Planeten um ein echtes Leichtgewicht: Er hat in etwa die gleiche Masse wie die Erde und ist damit einer der leichtesten bekannten Exoplaneten überhaupt. KOI-314c umkreist seinen Stern weiter außen als sein Kompagnon KOI-314b, er benötigt für einen Umlauf 23 Tage. Anhand der Transitbeobachtungen gelang es den Astronomen auch, die Größe des neuentdeckten Erdzwillings zu ermitteln: Obwohl er genauso viel wiegt wie die Erde, ist KOI-314c um rund 60 Prozent größer. Seine Dichte ist damit deutlich geringer als die unseres Heimatplaneten.

Das spricht nach Angaben der Forscher dafür, dass der Exoplanet nur einen kleinen festen Kern besitzt, der von einer hunderte Kilometer dicken Hülle aus Wasserstoff und Helium umgeben ist. Möglicherweise war der Exoplanet einst viel größer und ähnelte dem Neptun. Doch die intensive Strahlung seines nahen Sterns zehrte im Laufe der Zeit an seiner Gashülle und ließ sie bis auf ihre heutige Größe schrumpfen. Mit einer Temperatur von knapp über 100 Grad Celsius ist es zudem ziemlich heiß.

Auch kleine Planeten können gasreich sein

„Dieser Planet mag zwar die gleiche Masse besitzen wie die Erde, aber er ist deshalb keineswegs erdähnlich“, so Kipping. Stattdessen belegt die Entdeckung dieses planetaren Leichtgewichts, dass die Grenze zwischen kleinen, festen Gesteinsplaneten und den in der Regel deutlich größeren Gasriesen offenbar längst nicht so klar definierbar ist wie bisher gedacht.

Nach Ansicht der Astronomen belegt der Fund von KOI-314c zudem, dass die erst 2010 zum ersten Mal erfolgreich eingesetzte Methode der Transit Timing Variations (TTV) wertvolle neue Erkenntnisse vor allem im Bereich der leichten, kleinen Exoplaneten liefern kann. Ihre aktuellen Ergebnisse stellten sie bei der Jahrestagung der American Astronomical Society in Washington DC vor.

(223rd AAS Annual Meeting, 07.01.2014 – NPO)