Exoplanet mit gigantischem Ringsystem entdeckt

Super-Saturn: Astronomen haben erstmals einen Exoplaneten mit einem komplexen Ringsystem entdeckt – und was für einem. Die Ringe erstrecken sich über gut 180 Millionen Kilometer und sind erheblich dichter als die Ringe des Saturn. Eine Lücke im System deutet zudem darauf hin, dass hier bereits ein Mond entstanden ist – er könnte so groß wie die Erde sein, wie die Forscher im Fachmagazin „The Astrophysical Journal“ berichten.

Komplexe Ringsysteme wie die des Saturn sind für Astronomen ein spannendes Phänomen. Denn an ihnen lässt sich die Bildung von Monden quasi live beobachten: Aus den Ringen aus Staub und Eis entstehen, so die Theorie, im Laufe der Zeit immer größere Materialklumpen, die das Ringmaterial in ihrer Nähe „einsammeln“. Dadurch entstehen Lücken in den Ringen, in denen Monde kreisen. Nach und nach wird auf diese Wiese alles Ringmaterial in größeren Objekten konzentriert.

„Schon seit Jahrzehnten vermuten Planetenforscher, dass Planeten wie Jupiter und Saturn in ihrer Frühzeit eine Staubscheibe um sich hatten, die dann zur Bildung ihrer Trabanten führte“, erklärt Eric Mamajek von der University of Rochester. Doch ein Beispiel für eine solche Scheibe um einen Gasriesen fehlte. 2012 dann entdeckten Mamajek und seine Kollegen einen jungen Stern, dessen Licht regelmäßig von etwas gedimmt wurde. Nähere Untersuchungen ergaben, dass J1407 von einem jungen Gasriesen umkreist wird, der ein gewaltiges Ringsystem besitzen muss.

Ein echter Super-Saturn

Mamajek und sein Kollege Matthew Kentworthy von der Universität Leiden haben nun diesen Gasriesen und seine Ringe bei einem der Transits des Planeten vor seinem Stern näher untersucht – mit erstaunlichen Ergebnissen: Das Ringsystem des Gasriesen J1407b ist riesig. Es hat einen Radius von rund 90 Millionen Kilometern – das entspricht etwa dem 200-Fachen der Ringe des Saturn. Der Planet ist ebenfalls nicht gerade klein, er umfasst 10 bis 40 Jupitermassen.

Das durch die Ringe von J1407b scheinende Licht des Sterns J1407 half, die Struktur des Ringsystems zu erkunden. © Kentworthy und Mamajek

„Man kann sich das Ganze als eine Art Super-Saturn vorstellen“, sagt Mamajek. „Wenn wir die Ringe des Saturn durch dieses System ersetzen würden, dann könnte man die Ringe von der Erde aus mit bloßem Auge sehen. Sie wären um ein Mehrfaches größer als der Vollmond.“ Die Analysen der Forscher zeigen, dass das Ringsystem von J1407b aus mindestens 37 Einzelringen besteht. Sie sind so dicht, dass sie mehr als 95 Prozent des Lichts des Zentralsterns blockieren. Ihre Gesamtmasse entspricht in etwa der der Erde.

Mondbildung live

Neben einigen kleineren Zwischenräumen in den Ringen gibt es eine besonders deutliche Lücke. Sie liegt rund 61 Millionen Kilometer vom Planeten entfernt und ist rund vier Millionen Kilometer breit. Die Forscher vermuten, dass dieser Zwischenraum entstand, weil sich dort ein Mond gebildet hat. „Ein Trabant, der dort kreist, könnte eine Masse zwischen der des Mars und der der Erde haben“, sagt Kenworthy. „Er hätte eine Umlaufzeit um den Planeten J1407b von etwa zwei Jahren.“

Weil die Außenbereiche der Ringe so weit vom Planeten entfernt sind, dass sie nicht mehr stabil von dessen Schwerkraft gebunden werden, vermuten die Forscher, dass sich dort besonders schnell weitere Monde bilden könnten. „Unsere Beobachten deuten darauf hin, dass wir hier eine zirkumplanetare Scheibe in einem dynamischen Übergangszustand hin zu einer von Trabanten durchsetzen Ringstruktur sehen“, so die Astronomen.

Die Forscher rufen nun auch Amateurastronomen dazu auf, bei der Beobachtung von J1407 mitzuhelfen. Das könnte helfen, die nächste Eklipse des Planeten und seiner Ringe auszumachen und auch, Genaueres über die Umlaufzeit des Planeten und seine Masse herauszufinden. Beobachtungen können der American Association of Variable Star Observers (AAVSO) gemeldet werden. (Astrophysical Journal, in press; arXiv:1501.05652)

(University of Rochester, 27.01.2015 – NPO)