Edelstein statt Eisenkern: Astronomen haben eine ganz neue Klasse von Exoplaneten identifiziert. Diese Supererden bildeten sich in einer besonders heißen Zone der protoplanetaren Scheibe. Deshalb bestehen sie nicht aus Eisen und Silikaten wie die normalen Gesteinsplaneten, sondern vorwiegend aus Calcium- und Aluminiummineralen – darunter Korundvarianten wie Saphir und Rubin. Auch die als „Diamantplanet“ bekannte Supererde 55 Cancri e könnte zu diesem neuen Typ gehören.
Die Zusammensetzung eines Planeten verrät, wo in der Urwolke seines Sterns er einst gebildet wurde – und bei welcher Temperatur. So entstanden die Gesteinsplaneten des Sonnensystems, als Elemente wie Eisen, Silizium und Magnesium aus dem Gas der protoplanetaren Scheibe auskondensierten und die festen Planetenbausteine bildeten. Weiter außen konnten die Jungplaneten auch flüchtige Elemente halten und es bildeten sich die Gasriesen.
Zwischen Gesteins- und Gasplanet
Doch es gibt auch einige Exoplaneten, die in keine dieser beiden Gruppen zu passen scheinen. Zu diesen gehören unter anderem der „Diamantplanet“ 55 Cancri e, die Supererde WASP-47 e und die nur 21 Lichtjahre von uns entfernte Supererde HD219134 b. Alle drei kreisen sehr nah an ihrem Stern und liegen in ihrer Dichte zwischen Gesteins- und Gasplaneten – weshalb ihre Zusammensetzung und Beschaffenheit den Planetenforschern bisher Rätsel aufgab.
Woraus diese Supererden bestehen könnten und wie sie entstanden, haben nun Caroline Dorn von der Universität Zürich und ihre Kollegen mithilfe von Computermodellen und einer Neuanalyse der Beobachtungsdaten untersucht. Ihre Vermutung: Weil diese Planeten ihrem Stern sehr nahe sind, könnten sie in einer besonders heißen Zone der protoplanetaren Scheibe entstanden sein.
„Dort befinden sich manche Elemente noch in der Gasphase und die Planetenbausteine haben eine völlig andere Zusammensetzung“, erklärt Dorn. Wie ein Planet aussehen würde, der in dieser heißen Zone der Urwolke entstand, haben die Forscher in ihrem Modell simuliert.
Kein Eisenkern, dafür Aluminiumminerale
Das Ergebnis: Planeten aus dieser heißen Zone wären ganz anders aufgebaut als die beiden bekannten Planetensorten. Weil Eisen und Silizium erst bei Temperaturen unterhalb von 1.2000 Kelvin auskondensieren, sind sie in solchen sternennahen Planeten kaum vertreten. Diese Supererden besitzen deshalb kaum Silikatgestein, keinen Eisenkern und folglich auch kein Magnetfeld, wie die Forscher erklären.
Stattdessen dominieren in dieser Planetenklasse Elemente wie Calcium, Titan und Aluminium – diese kondensieren schon bei Temperaturen deutlich oberhalb von 1.500 Kelvin. Als Folge könnten auf diese Supererden Minerale wie Korund häufig sein – das Aluminiumoxid, aus dem Rubine und Saphire bestehen. Diese exotische Zusammensetzung und der fehlende Eisenkern könnten erklären, warum diese Supererden eine um zehn bis 20 Prozent geringere Dichte haben als „normale“ Gesteinsplaneten, so die Astronomen.
Saphir statt Diamant
Nach Ansicht der Wissenschaftler spricht einiges dafür, dass mindestens drei bisher bekannte Supererden zu dieser neuen Klasse der Planeten aus Hochtemperatur-Kondensaten gehören. Neben den Supererden HD219134 b und WASP-47 e wäre dies auch der exotische „Diamantplanet“ 55 Cancri e. Denn wie Dorn und ihr Team erklären, sprechen die Beobachtungsdaten dieser Supererde eher dafür, dass sie vornehmlich aus Aluminiummineralen besteht statt aus Kohlenstoff, wie bisher angenommen.
„Wir machen den vermeintlichen Diamantplaneten nun zum Saphirplaneten“, sagt Dorn. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2018; doi: 10.1093/mnras/sty3435)
Quelle: Universität Zürich
