Ein Planet, der rückwärts um seinen Stern kreist, stellt Astronomen vor ein Rätsel. Der Himmelskörper mit dem etwas technischen Namen GJ 3090 b bewegt sich entgegen der Drehrichtung seines Muttersterns. Doch ausgerechnet der massive Begleiter, der eine solche Bahn normalerweise erklären könnte, fehlt.
Planet läuft gegen die Drehrichtung
Wie die Universität Genf berichtet, hat ein internationales Forschungsteam die ungewöhnliche Bahn mit dem Infrarot-Spektrografen NIRPS am La-Silla-Observatorium in Chile bestimmt. Die Ergebnisse erschienen am 21. September in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“. GJ 3090 ist ein roter Zwerg und damit kleiner und kühler als die Sonne.
Der „rebellische“ Planet war zuvor mit dem NASA-Weltraumteleskop TESS entdeckt worden. Er hat etwa den 2,2-fachen Erdradius und rund die 4,5-fache Erdmasse. Damit gehört GJ 3090 b zur Klasse der sogenannten Sub-Neptune.
Normalerweise entstehen ein Stern und seine Planeten aus derselben rotierenden Gas- und Staubscheibe. Deshalb bewegen sich Planeten meist ungefähr in derselben Ebene und Richtung wie die Rotation ihres Sterns. Auch die acht Planeten unseres Sonnensystems folgen diesem Grundmuster.
Forscher messen Winkel von 136 Grad
Bei GJ 3090 b sieht es anders aus. Die Forscher bestimmten den Winkel zwischen der Umlaufbahn des Planeten und der Äquatorebene seines Sterns auf ungefähr 136 Grad. Ein Wert von mehr als 90 Grad bedeutet, dass sich ein Planet auf einer retrograden Bahn bewegt – also entgegen der Rotationsrichtung des Sterns.
Solche extrem schiefen Bahnen sind selten. Nach Angaben der Universität Genf sind nur fünf weitere Mehrplanetensysteme bekannt, in denen ein Planet einen Fehlstellungswinkel von mehr als 70 Grad besitzt. GJ 3090 b ist zudem der kleinste Planet um einen roten Zwerg, für den eine solche dreidimensionale Bahnneigung bestimmt wurde.
Besonders auffällig ist, was die Astronomen bislang nicht finden konnten. Im System gibt es keinen Hinweis auf einen massereichen weiteren Planeten oder einen zweiten Stern. Ein solcher Begleiter könnte GJ 3090 b durch seine Schwerkraft auf die ungewöhnliche Bahn gezwungen haben.
Zweite Scheibe als mögliche Erklärung
Das Team prüft deshalb andere Entstehungsszenarien. Co-Autor Vincent Bourrier von der Universität Genf nennt eine Möglichkeit: Der Stern könnte nach seiner ursprünglichen Entstehung eine zweite, anders ausgerichtete Gas- und Staubscheibe aufgenommen haben, die rückläufig rotierte. In dieser Scheibe könnten anschließend die Planeten entstanden sein.
NIRPS spielte bei den Messungen eine zentrale Rolle. Das Instrument arbeitet im Infrarotbereich und ist für präzise Untersuchungen kleiner Planeten um kühle Sterne geeignet. Mit den Daten bestätigte das Team GJ 3090 b und bestimmte seine Masse. Zudem entdeckten die Forscher zwei weitere Planeten im System.
Infrarotlicht macht Messung möglich
Die Messung der sogenannten Spin-Bahn-Neigung ist bei kleinen Planeten besonders schwierig. Während eines Transits beobachten Astronomen, wie der Planet nacheinander unterschiedliche Bereiche der rotierenden Sternoberfläche verdeckt. Veränderungen im Sternspektrum zeigen anschließend, wie die Planetenbahn zur Rotationsachse des Sterns liegt.
Bei kühlen roten Zwergen befindet sich ein großer Teil des für solche Messungen nutzbaren Lichts im Infrarotbereich. Genau dort arbeitet NIRPS besonders präzise.
Quellen: Astronomy & Astrophysics, Universität Genf, nif/red.