Astronomen beobachten hellsten Exoplanet

Planetarer Extremist: Der 322 Lichtjahre entfernte Gasriese WASP-189b ist so heiß, dass er von selbst leuchtet. Wenn er hinter seinem Stern verschwindet, sinkt die Helligkeit des Systems messbar ab, wie Beobachtungen mit dem CHEOPS-Weltraumteleskop enthüllen. Zudem umkreist der Gasriese seinen jungen Mutterstern extrem nah und auf einem um fast 90 Grad gekippten Orbit. Wie es zu dieser ungewöhnlichen Konfiguration kam, ist noch offen.

Viele der bisher entdeckten Exoplaneten gehören zu den sogenannten heißen Jupitern – großen Gasplaneten, die ihre Sterne nah umkreisen. Dadurch heizen sie sich so stark auf, dass selbst Metalle verdampfen und es nachts Eisen regnet, wie kürzliche bei dem Exoplaneten WASP-76b nachgewiesen. Andere heiße Jupiter sind ihrem Stern so nah, dass dieser ihnen große Mengen an Gas absaugt.

Heißer Jupiter um blauen Extremstern

Ein weiterer Vertreter dieser Extrem-Planeten ist WASP-189b. Dieser liegt rund 322 Lichtjahre von uns entfernt und umkreist einen schon für sich genommen extremen Stern vom Spektraltyp A. Dieser junge, bläuliche Stern ist 2.000 Grad heißer als die Sonne und strahlt große Mengen harter UV-Strahlung aus. „Nur eine Handvoll von Planeten sind bisher um so heiße Sterne bekannt“, erklärt Erstautorin Monika Lendl von der Universität Genf. Einer von ihnen, KELT-9b, wurde erst 2017 entdeckt.

Jetzt haben Lendl und ihr Team mithilfe des ESA-Weltraumteleskops CHEOPS mit WASP-189b einen weiteren dieser „Extremisten“ beobachtet. Der Gasriese ist etwa eineinhalb mal so groß wie Jupiter und umkreist seinen Stern 20 Mal näher als die Erde de Sonne. Er benötigt nur 2,7 Tage für einen Umlauf, wie die Astronomen anhand der Abschattungen in der Lichtkurve seines Muttersterns feststellten.

So heiß, dass er von selbst leuchtet

Das Ungewöhnliche jedoch: WASP-189b ist für einen Planeten extrem hell. „Er ist der hellste heiße Jupiter, den wir vor oder hinter seinem Stern vorüberziehen sehen – das macht das gesamte System wirklich spanend“, sagt Lendl. Während normale Exoplaneten beim Verschwinden hinter ihrem Stern – der Okkultation – kaum ein Signal in der Lichtkurve hinterlassen, ist dies bei WASP-189b anders. „Es gibt eine merkliche Senke im Licht dieses Systems, wenn der Planet außer Sicht wandert“, berichtet die Astronomin.

Aus diesen Beobachtungen haben die Forscher wertvolle Informationen über die Bedingungen auf dem Planeten und seine Eigenschaften gewonnen. Anders als beispielsweise die Erde scheint WASP-189b demnach nur wenig Licht von seinem Stern zu reflektieren. „Stattdessen heizt er sich so stark auf, dass er selbst einiges an Licht abstrahlt“, sagt Lendl. Ihren Berechnungen zufolge ist es auf der Tagseite von WASP-189b rund 3200 Grad heiß – genug, um Eisen verdampfen zu lassen.

Extrem gekippte Umlaufbahn

Überraschend auch: Die Umlaufbahn von WASP-189b ist extrem gekippt. Normalerweise umkreisen Planeten ihren Stern etwa auf Ebene des Äquators, weil einst auch die Urwolke in dieser Ebene lag. Doch WASP-189b rast auf einer fast 90 Grad gekippten, polaren Umlaufbahn um seinen Stern, wie die neuen Beobachtungen enthüllten. Das spricht dafür, dass dieser heiße Jupiter nicht an seiner jetzigen Position entstanden sein kann, wie die Astronomen erklären.

Stattdessen muss WASP-189b weiter außen gebildet worden sein. Durch Wechselwirkungen mit anderen Planeten oder den Schwerkrafteinfluss eines anderen Sterns wurde er dann aus seiner Bahn geworfen und weiter nach innen geschleudert. Dabei kippte dann auch sein Orbit aus der normalen Bahnebene. „Die extreme Neigung seiner Umlaufbahn deutet darauf hin, dass auch WASP-189b in seiner Vergangenheit solche Interaktionen erlebt haben muss“, sagt Lendl.

Stern ist elliptisch statt rund

Und auch der Stern von WASP-189b ist außergewöhnlich: „Er ist nicht perfekt rund, sondern am Äquator größer und kühler als an seinen Polen“, berichtet Lendl. Erkennbar sei dies an den heller erscheinenden Polregionen und dunkleren Zonen am Äquator. „Dieser Stern rotiert demnach so schnell, dass sein Material am Äquator nach außen geschleudert wird“, erklärt die Astronomin. Dadurch hat der Stern eine elliptische statt einer kugelrunden Form.

„Schon diese ersten Ergebnisse von CHEOPS sind sehr aufregend“, sagt Kate Isaak, CHEOPS-Projektwissenschaftlerin von der ESA. „Dieses Teleskop wird nicht nur unser Verständnis von Exoplaneten erweitern, es hilft auch dabei, unseren eigenen Stern in das kosmische Gefüge einzuordnen.“ (Astronomy & Astrophysics, 2020; doi: 10.1051/0004-6361/202038677)

Quelle: ESA, Universität Bern