Science
15.06.2016

Grazer Forscher korrigieren die Größe einiger Exoplaneten

Astronomen aus Graz haben erkannt, dass als "Supererden" identifizierte Gesteinsplaneten von dicken Gasatmosphären umgeben sind, die sie viel größer erscheinen lassen.

Rund 2.000 Planeten sind derzeit bekannt, die außerhalb unseres Sonnensystems um ihren Stern kreisen. Bei einigen dieser Exoplaneten handelt es sich um sogenannte Supererden: Sie besitzen eine feste Oberfläche und sind mindestens so schwer wie die Erde und könnten möglicherweise Leben beherbergen. Grazer Forscher gehen davon aus, dass jedoch manche Supererde offenbar kleiner sind, als es scheint.

Wolkenschicht

Wissenschafter am Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften sind zum Schluss gekommen, dass manche Supererden von einer Wolkenschicht umgeben sind, die sie größer erscheinen lässt, als sie in Wirklichkeit sind. Ihre Erkenntnisse haben sie in den aktuellen "Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society" veröffentlicht.

Exoplaneten werden seit den 1990er-Jahren entdeckt. Einige sind sogenannte Supererden. Die meisten der bisher bekannten sind jedoch Gasriesen wie Jupiter - auf ihnen wird jedoch mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Leben möglich sein. Entdeckt werden Exoplaneten bei sogenannten Transits, das heißt, wenn sie vom Teleskop aus gesehen direkt vor ihrem Mutterstern vorbeilaufen. Die dabei entstehende winzige Abschattung des Sternenlichts lässt sich mit empfindlichen Kameras messen. Daraus können Wissenschafter wiederum die Größe des Planeten ableiten.

Zwei Supererden analysiert

Helmut Lammer und sein Kollege Luca Fossati vom Grazer IWF sind zu ihrer jüngsten Erkenntnis über die "wahre Größe" von gewissen Exoplaneten durch die nähere Analyse der beiden Supererden Corot-24b und Corot-24c gekommen. Ihre Radien sind etwa vier bis fünfmal so groß wie jener der Erde. Allerdings besitzen die beiden Supererden sehr unterschiedliche Massen: Während Corot-24b rund sechs mal so schwer wie die Erde ist, würde sein etwas größerer Bruder Corot-24c das 28-fache Gewicht unseres Heimatplaneten auf die Waage bringen, erläuterte Fossati im Gespräch mit der APA.

Fossati und Lammer haben die Wasserstoffgashüllen der beiden Exoplaneten, die im Jahr 2014 vom Weltraumteleskop Corot entdeckt wurden, zuerst nach dem herkömmlichen Modell studiert: Die Forschung ist bei ihren Berechnungen bisher davon ausgegangen, dass wolkenlose Wasserstoffgashüllen das Sternenlicht bei den Transitradien ausblenden: "Dafür benötigen Planeten einen Gasdruck von rund 0,1 bar. Der leichtere Planet Corot-24b wäre demnach extrem hohen Atmosphärenfluchtraten ausgesetzt und hätte seine Gashülle nach weniger als 100 Millionen Jahren verloren", schilderte Lammer die Ergebnisse der Grazer Berechnungen nach traditionellem Modell.

Der heiße Planet hat jedoch trotz des hohen Alters seines Sterns seinen großen Radius behalten. Die beiden Wissenschafter schließen daraus, dass der Atmosphärendruck sehr viel geringer sein muss. "Das Sternenlicht wird sehr wahrscheinlich durch vorhandene Wolken oder Dunst in einer hydrodynamisch aufgeheizten und ausgedehnten hohen Atmosphäre ausgelöscht", erklärte der Erstautor.

Wahre Radien

"Was beim Transit gemessen wird, kann also in manchen Fällen nicht der wahre Planetenradius sein", betonte Fossati im Gespräch mit der APA. Im Fall von Corot-24b sei der "wahre" Planetenradius laut den Berechnungen der Grazer Wissenschafter um rund 50 Prozent kleiner als der beobachtete Transitradius. Für den schwereren und kompakten Corot-24c würden die Daten des Transitradius und des Planetenradius übereinstimmen.

Laut Fossati wird die neue Erkenntnis schon in kurzer Zeit der weiteren Exoplanetenforschung nützen: Das NASA-Weltraumteleskop Kepler habe laut Fossati mehrere Planeten mit übergroßen Transitradien entdeckt., die nun aufgrund der aktuellen Studien auf ihren wahren Radius hin überprüft werden sollten. "Aber auch zukünftige Missionen wie Cheops werden davon profitieren", wie Fossati schilderte.