Der Kosmos ist chaotisch. Manchmal verstößt es gegen die Regeln.
Zwei neue Planeten, TOI-791 b und c, haben gerade die Erwartungen darüber, wie eine riesige Welt aussehen kann, zunichte gemacht. Sie sind Super-Puffs. Nicht nur flauschig, sondern auch unglaublich leicht. Weniger dicht als die Zuckerwatte, die Sie auf einer Staatsmesse kaufen würden.
Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Oxford hat sie entdeckt. Die Ergebnisse landen in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Dies ist nicht nur ein weiterer Exoplanet. Es ist ein Puzzleteil, das nicht zu dem Bild zu passen scheint, das wir erstellt haben.
Die Dichten sind absurd
Hier ist die Basislinie: Jupiter. Es ist der König der Gasriesen. Durchschnittliche Dichte? 1,33 Gramm pro Kubikzentimeter. Solide. Verdichtet. Schwer.
TOI-791 b? 0,038 g/cm³.
TOI-791 c? 0,047 g/cm³.
Erde? 5,5 g/cm³. Ein Stein.
Zuckerwatte? Etwa 0,05 g/cm³.
Diese Planeten sind leichter als zu Wolken gesponnener Zucker. Sie haben die Größe von Jupiter, enthalten aber einen Bruchteil der Materie. Wenn Jupiter eine Bowlingkugel wäre, wären diese beiden mit Helium gefüllte Wasserbälle. Wie ist das passiert? Die Physik deutet auf Materieklumpen hin. Die Schwerkraft zieht. Aber hier hält der Klumpen kaum.
Der Stern, den sie umkreisen? Ein Zwerg vom Typ F7. 1.110 Lichtjahre entfernt. In Volans, einem südlichen Sternbild, das Sie von Ihrem Garten aus wahrscheinlich nicht entdecken werden.
Ein seltener Zwillingstanz
Die meisten Einzelplanetensysteme sind langweilig. Zumindest dachten wir das.
TOI-791 hat zwei. Beides sind Super-Puffs.
Nur vier andere bekannte Systeme haben mehr als eines. Diese Seltenheit macht TOI-791 zu einer Goldgrube. Es ist ein natürliches Labor. Die Planeten entstanden aus derselben Staubscheibe. Sie sind Geschwister. Aber sie drifteten nicht einfach auseinander. Sie sind in einer 5:3-Mean-Motion-Resonanz gefangen.
Lassen Sie das auf sich wirken.
Auf jeweils fünf Umläufe, die der innere Planet zurücklegt, macht der äußere fast genau drei. Ihre Schwerkraft zerrt aneinander. Es ist ein gravitativer Händedruck, der sich über Millionen von Jahren wiederholt. Dieser Sog verändert den Zeitpunkt ihrer Transite. Sie überqueren das Gesicht des Stars nicht im Takt, sondern falsch. Etwas früh. Etwas spät.
Dieses Wackeln verriet den Astronomen, wie viel diese Planeten wiegen. Obwohl sie riesig aussehen, sind sie kaum vorhanden.
Bürgerwissenschaftler und antarktische Kälte
Wer hat sie gefunden?
Freiwillige.
Über Planet Hunters TESS. Das sind keine Doktoranden, die auf Code starren. Es handelt sich um ganz normale Menschen, die Daten des Transiting Exoplanet Satellite Survey (TESS) der NASA scannen. Sie sahen die Einbrüche. Die Schatten. Im Jahr 2019 und erneut im Jahr 2023.
Dann griffen die Profis ein. Teleskope auf der ganzen Welt. Datenverarbeitung. Massenberechnung. Dichtebestätigung.
Aber der Schlüssel? Das Eis.
Das ASTEP-Teleskop. Befindet sich an der Concordia-Station in der Antarktis.
Warum Antarktis? Denn im Winter geht die Sonne nicht auf. Wochenlang nicht. Oder Monate. Dauerhafte Dunkelheit. Kein Tageslicht könnte die Aussicht beeinträchtigen. Das brauchst du. Um einen Transit zu erwischen, der 11 Stunden am Stück dauert. Sie brauchen einen ungebrochenen Blick auf den Himmel.
Dies waren die längsten ununterbrochenen bodengestützten Transite, die jemals aufgezeichnet wurden. Es dauerte mehr als einen halben Tag, bis die Planeten an ihrem Stern vorbeizogen. Und dank des antarktischen Winters haben die Astronomen nicht mit der Wimper gezuckt.
Warum sind sie so geschwollen?
Wir wissen es noch nicht.
Das ist die ehrliche Antwort. Wissenschaftler raten.
Hypothese eins: Massive Atmosphären. Hüllen aus Wasserstoff und Helium, die so dick sind, dass sie den Planeten aufblähen. Der Kern könnte klein sein. Das Gas nimmt Platz ein. Es dehnt sich aus, bis … etwas es aufhält? Schwerkraft? Thermodruck?
Hypothese zwei: Sie haben sich weit entfernt gebildet. Kalt. Weit weg von der Hitze des Sterns. Gas kühlte schnell ab. Angesammelt um einen Kern. Erstellt eine leichte Außenhülle. Dann vielleicht nach innen gewandert? Oder sind sie vielleicht dort geblieben?
„Nur eine Handvoll dieser supergeschwollenen Planeten sind bekannt, und es ist sogar selten, zwei im selben System zu finden.“
— Dr. George Dransfield, Universität Oxford
Die geringe Dichte ist das Rätsel. Wenn sie größtenteils aus Gas bestehen, warum zerquetscht sie dann nicht die Schwerkraft? Warum ist der Umschlag so dünn?
Was kommt als nächstes?
Das James-Webb-Weltraumteleskop.
Es ist der nächste Schritt. Der britische Hauptforscher für ASTEP, Professor Amaury Triaud, möchte sich die Chemie ansehen. Kohlenstoff. Stickstoff. Sauerstoff.
Wenn Sie den atmosphärischen Fingerabdruck lesen können, können Sie die Geschichte zurückverfolgen. Woher kamen die Materialien? Bei welcher Temperatur entstanden sie? Sind sie verdunstet? Sind sie intakt geblieben?
Professor Tristan Guillot sieht das Gesamtbild. Multiplanetare Systeme. Langfristige Interaktionen. Entwicklung über Jahrzehnte. Dies erfordert Teamarbeit. Antarktis. Weltraumteleskope. Observatorien auf anderen Kontinenten. Alles verlinkt.
Ohne diese Zusammenarbeit bleibt die Wahrheit im Dunkeln verborgen.
Wir betrachten Geister. Riesige, gasgefüllte Geister, die unseren Modellen zufolge nicht existieren sollten. Sie trotzen der Dichte. Sie widersetzen sich der Einfachheit. Es sind Super-Puff-Planeten.
Und wir fangen gerade erst an, sie zu verstehen.
