Rasant rotierender Riesenplanet

Die Eigendrehung der Planeten im Sonnensystem zeigt einen deutlichen Trend: Die Rotationsgeschwindigkeit wächst mit der Masse. Lediglich Merkur und Venus fallen aus dem Rahmen. Während es für die Abbremsung der Rotationen dieser Planeten plausible Ursachen gibt – die gravitative Wechselwirkung mit der Sonne beim Merkur, eine Kollision mit einem anderen Himmelskörper bei der Venus –, gibt es für den allgemeinen Trend bislang keine vollständige Erklärung. Klar ist lediglich, dass die beobachtete Korrelation sich aus der Planetenentstehung ergeben muss.

Die Beobachtung von Planeten bei anderen Sternen könnte den Wissenschaftlern helfen, die Eigendrehung der Planeten aus ihrer Entstehungsgeschichte zu verstehen. Die meisten Exoplaneten lassen sich bislang nur indirekt über die Doppler- oder Transitmethode nachweisen. Lediglich einige wenige junge Riesenplaneten konnten dank ihrer höheren Temperatur und Leuchtkraft auch direkt abgebildet werden. Zu ihnen gehört der Begleiter des 63 Lichtjahre entfernten Sterns Beta Pictoris. Beta Pictoris b ist erst 20 Millionen Jahre alt, besitzt etwa die siebenfache Masse und die 10.000-fache Leuchtkraft des solaren Jupiter.

Ignas Snellen und seine Kollegen von der Sternwarte Leiden in den Niederlanden haben mit dem hochauflösenden Echelle-Spektrographen CRIRES an der Unit 1 des Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile die Strahlung des Planeten im nahen Infrarotbereich untersucht. Während in den Atmosphären kalter jupiterähnlicher Planeten Methan die häufigste Kohlenstoff-Verbindung ist, erwartet man bei heißen Planeten wie Beta Pictoris b Kohlenmonoxid als Hauptkomponente. Tatsächlich stießen Snellen und seine Kollegen an der Position des Planeten auf ein relativ zum Sternspektrum blauverschobenes Absorptionssignal von Kohlenmonoxid. Die Blauverschiebung von 15,4 km/s erklärt sich als Radialanteil der Bewegung des Planeten um seinen Stern. Er bewegt sich derzeit auf seiner Bahn also auf die Erde zu – bislang war die Orientierung der Bewegung des Planeten nicht bekannt.

Wichtiger noch ist aber, dass die Kohlenmonoxid-Linien stark verbreitert sind. Diese Verbreiterung entsteht durch die Eigendrehung des Planeten: Die eine Seite des Planeten bewegt sich durch die Rotation auf den Beobachter zu, die andere von ihm weg. Aus der Linienbreite ergibt sich eine äquatoriale Rotationsgeschwindigkeit von 25 km/s – das ist schneller, als bei allen Planeten im Sonnensystem. Da Beta Pictoris b aber auch eine erheblich größere Masse als Jupiter besitzt, ist die schnelle Rotation in Einklang mit dem im Sonnensystem beobachteten Trend. Tatsächlich würde man bei einer Extrapolation des solaren Trends für Beta Pictoris b sogar Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 50 km/s erwarten. Snellen und seine Kollegen weisen deshalb darauf hin, dass der Planet aufgrund seiner hohen Temperatur von etwa 1600 Kelvin noch aufgebläht sei. Bei seiner Abkühlung dürfte er noch deutlich schrumpfen und dann infolge der Drehimpulserhaltung seine Rotationsgeschwindigkeit noch erhöhen.

Rainer Kayser

PH