Zwergstern mit „unmöglichem“ Riesenplanet

Gegen alle Theorie: Astronomen haben einen ungewöhnlich großen Planeten um einen Roten Zwerg entdeckt. Der heiße Gasriese ist so groß wie der Jupiter und damit der größte Exoplanet, der jemals um einen Zwergstern beobachtet wurde. Das Seltsame daran: Nach gängiger Theorie dürften so kleine Sterne solche Planetenriesen gar nicht hervorbringen können. Warum dieser Gasriese doch entstand und ob auch andere Rote Zwerge so große Planeten besitzen können, ist nun noch offen.

Typischerweise entstehen Planeten in der gleichen Wolke aus Staub und Gas, die auch ihren Zentralstern hervorbrachte. Die Materialmenge in einer solchen Akkretionsscheibe bestimmt, wie groß der Stern werden kann und wie viel für seine Planeten übrig bleibt. Reicht das Material nur für einen Zwergstern, bilden sich gängiger Theorie nach nur kleine Gesteinsplaneten in seinem Orbit.

Gasriese mit Mini-Stern

Doch jetzt haben Astronomen um Daniel Bayliss von der University of Warwick einen Exoplaneten entdeckt, der diese Theorie torpediert. Sie entdeckten ihn, als sie einen rund 600 Lichtjahre entfernten Roten Zwerg mit den zwölf gekoppelten Teleskopen des Next-Generation Transit Survey (NGTS) auf dem Paranal in Chile beobachteten. Der Zwergstern ist nur halb so groß wie die Sonne.

Das Überraschende: Im Orbit um diesen Roten Zwerg kreist ein großer Gasriese. Nach Schätzungen der Astronomen ist der NGTS-1b getaufte Planet mindestens so groß wie der Jupiter und hat nur rund 20 Prozent weniger Masse als dieser. NGTS-1b ist damit erst der dritte Gasriese, der um einen Roten Zwerg beobachtet wurde – und der mit Abstand größte. Er umkreist seinen Zwergstern sehr eng und benötigt nur 2,6 Tage für einen Umlauf.

Überraschung auch für die Astronomen

„Die Entdeckung von MGTS-1b war eine völlige Überraschung für uns“, berichtet Bayliss. „Denn bisher dachten wir, dass so massereiche Planeten um so kleine Sterne gar nicht vorkommen können.“ Tatsächlich sind viele der bisher bekannten Roten Zwerge von eher kleinen, erdähnlichen Planeten und Planetensystemen umgeben, darunter auch unser nächster Nachbar Proxima Centauri oder der nur 40 Lichtjahre entfernte Zwergstern TRAPPIST-1.

Wie diese Kombination aus Zwergstern und Gasriese entstehen konnte, ist bisher rätselhaft. © University of Warwick/ Mark Garlick

Doch die Entdeckung des großen Gasriesen um NGTS-1 demonstriert nun, dass dies nicht die Regel sein muss. Offenbar können entgegen bisherigen Annahmen und Modellen auch Rote Zwerge planetare Giganten hervorbringen. Angesichts der Tatsache, dass rund 75 Prozent aller Sterne im Universum zu diesen Zwergsternen gehören, wirft dies möglicherweise ein ganz neue Licht auf die Planetenverteilung im Kosmos.

„Unsere Aufgabe ist es nun, herauszufinden, wie häufig solche Gasriesen um Rote Zwerge in unserer Galaxie wirklich sind“, sagt Bayliss.

Ist es eine Frage des Alters?

Doch wie kann ein solcher Riesenplanet entstehen, wenn das Material in der Urwolke offensichtlich nicht einmal für einen größeren Stern ausreichte? Denn nach gängiger Theorie vereinnahmt ein Stern bei seiner Entstehung den Löwenanteil des Materials, nur wenige Prozent bleiben für Planeten und andere Objekte in seiner Umlaufbahn übrig. Auch in unserem Sonnensystem war dies der Fall: Die Sonne schluckte 99 Prozent der Urwolke.

Die Astronomen vermuten, dass die Existenz des Gasriesen um NGTS-1 mit dem hohen Alter des Zwergsterns zusammenhängen könnte. Dafür sprechen seine langsame Rotation und fehlende Ausbrüche. „Das könnte darauf hindeuten, dass die Bildung von Gasriesen um solche Zwergsterne zu einem früheren Zeitpunkt in der Geschichte unserer Galaxie noch möglich gewesen sein könnte“, so Bayliss und seine Kollegen. (the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2017; arXiv:1710.11099)

(University of Warwick, 03.11.2017 – NPO)