15.06.2016

KLEINE PLANETEN GANZ GROSS

Manche heiße und leichte Exoplaneten sind von einer Wolken- und Dunstschicht umgeben. Das lässt sie größer erscheinen, als sie in Wahrheit sind, berichten Weltraumforscher der ÖAW in der Fachzeitschrift „Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society“.

Exoplaneten sind eine relativ neue Entdeckung der Weltraumforschung. Erst seit den 1980er Jahren ist ihre Existenz bekannt. Durch neue Beobachtungsmethoden und moderne Instrumente ist ihre Zahl inzwischen rasant angewachsen: Rund 3.400 Planeten, die um andere Sterne kreisen, wurden bereits nachgewiesen. Zwei von ihnen sind die beiden Neptun-großen Exoplaneten CoRoT-24b und CoRoT-24c, die 2014 vom Weltraumteleskop CoRoT der französischen Weltraumbehörde entdeckt wurden.
 
Helmut Lammer und sein Team am Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) haben die hohen Atmosphären und das Radius-Masseverhältnis der beiden Exoplaneten studiert und konnten dabei neue Erkenntnisse zu deren Größenverhältnissen gewinnen, wie sie nun in der Fachzeitschrift „Monthly Notices Letters of the Royal Astronomical Society“ berichten.

Beide Planeten haben bei ihrem Umlauf um ihr Zentralgestirn einen ähnlichen Transitradius von rund vier bis fünf Erdradien. Gemessen wird dieser bisher anhand der Größe des Schattens, den der Planet bei seinem Transit auf den dahinter liegenden Stern wirft.  Die beiden Planeten aber haben extrem unterschiedliche Massen von weniger als sechs Erdmassen (CoRoT-24b) und rund 28 Erdmassen (CoRoT-24c). Diese Diskrepanz spiegelt sich in der geringen planetaren Dichte von CoRoT-24b wider.

In ihren Modellrechnungen sind die Forscher/innen bisher von der Annahme ausgegangen, dass wolkenlose Wasserstoffgashüllen das Sternenlicht abblocken. „Dafür benötigen Planeten einen Gasdruck von ca. 0,1 bar“, erläutert Lammer, „und der leichtere Planet CoRoT-24b wäre extrem hohen Atmosphärenfluchtraten ausgesetzt und hätte seine Gashülle nach weniger als 100 Millionen Jahren verloren.“ Da der Planet aber auf Grund des beobachteten großen Radius und des hohen Alters seines Sterns seine Wasserstoffgashülle behalten hat, muss der Atmosphärendruck am Transitradius sehr viel geringer sein. „Das Sternenlicht wird sehr wahrscheinlich durch vorhandene Wolken oder Dunst in einer hydrodynamisch aufgeheizten und ausgedehnten hohen Atmosphäre ausgelöscht“, so der Erstautor der Studie weiter.

Somit wurde erstmals entdeckt, dass der „wahre“ Planetenradius von CoRoT-24b ca. 50 Prozent kleiner ist als der beobachtete Transitradius. Für den schwereren, kompakteren Planeten CoRoT-24c hingegen passen der beobachtete Transitradius und der wahre Planetenradius überein. „Unsere Ergebnisse sind von großer Bedeutung für die Exoplanetenforschung“, betont Co-Autor Luca Fossati vom IWF. So hat beispielsweise das Weltraumteleskop Kepler viele Planeten mit übergroßen Transitradien entdeckt, die der aktuellen Studie zufolge sehr wahrscheinlich von den wahren Radien abweichen. „Aber auch zukünftige Missionen wie CHEOPS werden von dieser Erkenntnis profitieren.“