Heiße Riesen: Bei der Neuanalyse von Daten des Weltraumteleskops Kepler haben Astronomen einen ganzen Schwung neuer Exoplaneten und Planetensysteme identifiziert – darunter auch ein seltenes System mit gleich sieben Planeten. Der rund 4.670 Lichtjahre entfernte Stern Kepler-385 wird demnach von zwei großen Supererden und fünf Mini-Neptunen umkreist. Vielleicht gibt es sogar noch einen achten Planeten. Alle sieben verifizierten Planeten erhalten mehr Strahlung von ihrem Stern als der Merkur im Sonnensystem und sind daher entsprechend heiß.
Astronomen haben bei ihrer Suche nach Exoplaneten schon die verschiedensten Planetensysteme entdeckt – und erstaunlich wenige ähneln unserem Sonnensystem. Dessen Abfolge von leichteren Gesteinsplaneten innen und massereichen Gasriesen außen ist bei anderen Sternen eher die Ausnahme. Stattdessen dominieren Systeme, in dem alle Planeten etwa gleich schwer sind. Eine Seltenheit sind allerdings noch immer Planetensysteme mit einer ähnlich hohen Zahl von Planeten wie im Sonnensystem. Selbst von Sternen mit sieben Planeten sind bisher nur eine Handvoll bekannt, darunter der nur 40 Lichtjahre entfernte TRAPPIST-1 und KOI-351.
Neuer Blick auf alte Kepler-Daten
Jetzt ist ein neues Siebener-Planetensystem dazugekommen. Identifiziert haben es Astronomen um Jack Lissauer vom Ames Research Center der NASA, als sie alte Daten des 2018 stillgelegten Kepler-Weltraumteleskops noch einmal neu analysierten und auswerteten. Dieses Teleskop war speziell darauf ausgelegt, Exoplaneten mithilfe von Transits zu finden – den subtilen Dellen in der Lichtkurve ihres Zentralsterns, die durch das Vorüberwandern der Planeten vor dem Stern verursacht wird
Das Ergebnis ist ein neuer Katalog von mehr als 4.400 zuvor übersehenen oder falsch eingestuften Planetenkandidaten und mehr als 700 Mehrplanetensystemen. „Wir haben damit die bisher genaueste Liste von Kepler-Planetenkandidaten und ihren Eigenschaften zusammengestellt“, so Lissauer. „Kepler hat die Mehrheit der heute bekannten Exoplaneten entdeckt und unser neuer Katalog erlaubt es Astronomen nun, mehr über ihre Eigenschaften zu erfahren.“
Stern mit sieben Planeten, vielleicht sogar acht
Unter den neu gelisteten Mehr-Planetensystemen ist auch das 4.670 Lichtjahre entfernte System Kepler-385. Bereits 2014 hatten Astronomen einige mögliche Exoplanetenkandidaten um diesen Stern entdeckt, der rund zehn Prozent größer und fünf Prozent heißer ist als die Sonne. In ihren Neuanalysen konnten Lissauer und sein Team nun weitere Exoplaneten um diesen Stern verifizieren. Dadurch erhöht sich die Zahl der Planeten um Kepler-385 nun auf sieben.
Es gibt sogar noch einen weiteren, achten Planetenkandidaten um Kepler-385, der aber noch nicht verifiziert werden konnte. „Damit könnte Kepler-385 (KOI-2433) eines von zwei bisher bekannten Kepler-Planetensystemen mit acht Planetenkandidaten sein“, schreiben Lissauer und sein Team. Das andere mithilfe von Kepler-Daten identifizierte Achter-System liegt um den 2.545 Lichtjahre entfernten Stern Kepler-90, bei dem ein KI-gestütztes System im Jahr 2017 den äußersten, achten Planeten aufspüren half.
Heiße Supererden und Mini-Neptune
Das Besondere an Kepler-385 sind jedoch die Bahnen und Größen seiner Planeten: Alle sieben Exoplaneten liegen relativ dicht beieinander und umkreisen ihren Stern so nah, dass selbst der äußerste mehr Strahlung pro Fläche erhält als der Merkur in unserem Sonnensystem. Entsprechend heiß sind die Oberflächen aller sieben Exoplaneten. Sie alle liegen weit innerhalb der habitablen Zone, wie die Auswertungen der Lichtkurven ergaben.
Außerdem sind alle Exoplaneten um Kepler-385 deutlich größer als die Erde. Die beiden innersten Planeten sind wahrscheinlich große Supererden mit nur dünnen oder gar keinen Atmosphären. Die äußeren fünf Planeten sind Mini-Neptune – Exoplaneten von mindestens dem doppelten Erdradius und mit dichten, dicken Gashüllen. Damit gehören alle Exoplaneten um Kepler-385 zu Planetentypen, die es in unserem Sonnensystem nicht gibt.
Sind Mehrplanetensysteme anders?
Damit ähnelt Kepler-385 einem weiteren Mehrplanetensystem im neuen Katalog von Lissauer und seinem Team: Kepler-11 hat ihren neuen Analysen zufolge sechs mittels Transit sichtbare Planeten – und auch sie sind alle größer und massereicher als die Erde. Die fünf inneren Exoplaneten in diesem System kreisen zudem auf Bahnen, deren Orbitalperioden beinahe, aber nicht genau in Resonanz zu einem oder beiden ihrer Nachbarn stehen, wie die Astronomen berichten.
In ihren vergleichenden Analysen von Mehrplanetensystemen stellten die Astronomen zudem fest, dass 90 Prozent der Exoplaneten in Mehrplanetensystemen Umlaufzeiten um ihren Stern zwischen zwei und 100 Tagen haben – ihre Jahre sind demnach deutlich kürzer als ein Erdenjahr. Bei Sternen mit nur einem Planeten bewegen sich nur 78 Prozent der Exoplaneten in diesem Bereich. Außerdem scheinen Planeten in Mehrfach-Systemen kreisförmigere, weniger exzentrische Umlaufbahnen zu haben als Einzelplaneten oder Systeme mit nur zwei Exoplaneten. (The Journal of Planetary Science, accepted; doi: 10.48550/arXiv.2311.00238)
Quelle: NASA
