10.08.2023

Neuer Hinweis auf Exotrojaner

Trümmerwolke lässt ein Exoplanetenpaar mit gleicher Umlaufbahn vermuten.

Astro­nominnen und Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/­Submilli­meter Array (ALMA) einen möglichen Geschwister­planeten entdeckt, der einen fernen Stern umkreist. Das Team spürte eine Trümmerwolke auf, die sich die Umlaufbahn mit diesem Planeten teilen könnte. Dabei handelt es sich ihrer Meinung nach um die Bausteine eines neuen Planeten oder um die Überreste eines bereits entstandenen Planeten. Sollte sich diese Entdeckung bestätigen, wäre dies der bisher stärkste Beleg dafür, dass sich zwei Exoplaneten eine Umlaufbahn teilen können.

Abb.: Ein Planet und sein Trojaner, die einen Stern im System PDS 70 umkreisen....
Abb.: Ein Planet und sein Trojaner, die einen Stern im System PDS 70 umkreisen. (Bild: Balsalobre-Ruza et al. / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO)

„Vor zwei Jahrzehnten wurde theoretisch vorhergesagt, dass Planeten­paare mit ähnlicher Masse die gleiche Umlaufbahn um ihren Stern haben könnten, die trojanischen oder koorbitalen Planeten. Zum ersten Mal haben wir Hinweise gefunden, die für diese Idee sprechen“, sagt Olga Balsalobre-Ruza vom Zentrum für Astro­biologie in Madrid. Trojaner, Gesteins­körper auf der gleichen Umlaufbahn wie ein Planet, kommen in unserem eigenen Sonnensystem häufig vor. Das berühmteste Beispiel sind die trojanischen Asteroiden des Jupiter – mehr als 12.000 Gesteins­körper, die sich auf der gleichen Umlaufbahn um die Sonne befinden wie der Gasriese. Astronomen haben voraus­gesagt, dass Trojaner, ins­besondere trojanische Planeten, auch um einen anderen Stern als unsere Sonne existieren könnten, aber es gibt nur wenige Beweise für sie. „Exotrojaner waren bisher wie Einhörner: Theoretisch könnten sie existieren, aber niemand hat sie je entdeckt“, sagt Jorge Lillo-Box.

Jetzt hat ein internationales Team von Wissen­schaftlerinnen und Wissen­schaftlern dank Alma den bisher stärksten Beobachtungs­hinweis für die Existenz trojanischer Planeten gefunden – im System PDS 70. Dieser junge Stern beherbergt bekanntlich zwei riesige, jupiterähnliche Planeten, PDS 70 b und PDS 70 c. Bei der Analyse archivierter Beobachtungen dieses Systems entdeckte das Team eine Trümmerwolke an der Stelle in der Umlaufbahn von PDS 70 b, an der Trojaner vermutet werden. Trojaner befinden sich in zwei Lagrange-Zonen, ausgedehnten Regionen auf der Umlaufbahn eines Planeten, in denen die kombinierte Anziehungs­kraft des Sterns und des Planeten Material einfangen kann. Bei der Untersuchung dieser beiden Bereiche auf der Umlaufbahn von PDS 70 b entdeckten die Astronomen ein schwaches Signal, was darauf hindeutet, dass sich dort eine Trümmer­wolke mit einer Masse befinden könnte, die etwa doppelt so groß ist wie die unseres Mondes.

Das Team ist der Ansicht, dass diese Trümmerwolke auf eine bereits existierende trojanische Welt in diesem System oder auf einen Planeten hinweisen könnte, der sich gerade bildet. „Wer könnte sich zwei Welten vorstellen, die sich die Dauer des Jahres und die Bedingungen für die Bewohn­barkeit teilen? Unsere Arbeit ist der erste Beweis dafür, dass diese Art von Welt existieren könnte“, sagt Balsalobre-Ruza. „Wir können uns vorstellen, dass ein Planet seine Umlaufbahn mit Tausenden von Asteroiden teilen kann, wie im Fall des Jupiters, aber es ist für mich verblüffend, dass Planeten dieselbe Umlaufbahn teilen könnten.“

„Unsere Forschung ist ein erster Schritt, um nach koor­bitalen Planeten in einem sehr frühen Stadium ihrer Entstehung zu suchen“, sagt Nuria Huélamo. „Dies wirft neue Fragen zur Entstehung von Trojanern auf, wie sie sich entwickeln und wie häufig sie in verschiedenen Planeten­systemen vorkommen“, fügt Itziar De Gregorio-Monsalvo, Leiterin des Eso-Büros für Wissenschaft in Chile. 

Um ihre Entdeckung vollständig zu bestätigen, wird das Team bis nach 2026 warten müssen. Dann wollen sie Alma nutzen, um zu prüfen, ob sich sowohl PDS 70 b als auch seine Geschwister­wolke aus Trümmern auf ihrer gemeinsamen Umlaufbahn um den Stern deutlich bewegen. „Dies wäre ein Durchbruch auf dem Gebiet der Exoplaneten“, sagt Balsalobre-Ruza. „Die Zukunft dieses Themas ist sehr spannend, und wir freuen uns auf die für 2030 geplanten erwei­terten ALMA-Möglichkeiten, die die Fähigkeit des Arrays, Trojaner in vielen anderen Sternen zu charak­terisieren, dramatisch verbessern werden“, schließt De Gregorio-Monsalvo.

ESO / MPIA / JOL

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