Blick ins Innere eines Planeten

Der Exoplanet TOI 849 b kreist sehr nah um seinen Stern, sodass ein Jahr nur 18 Stunden dauert und die Temperatur 1.500 Grad Celsius beträgt. Er hat zudem eine sehr hohe Dichte: Er ist etwa 40 Mal so schwer wie die Erde, sein Radius beträgt aber nur etwas mehr als das Dreifache unseres Planeten. „Es sind keine Planeten mit dieser Masse bekannt, die eine so kurze Umlaufzeit um ihren Stern haben“, sagt Studienleiter David Armstrong vom Department of Physics der University of Warwick in einer Aussendung.

„Für einen so massereichen Planeten ist eine so hohe Dichte respektive ein so kleiner Anteil an Wasserstoff und Helium sehr erstaunlich“, betont Koautor Christoph Mordasini vom Physikalischen Institut der Universität Bern. „Bei einer solchen Masse würde man nämlich erwarten, dass der Planet während seiner Entstehung in der protoplanetaren Scheibe viel Wasserstoff und Helium angezogen hat.“ Doch diese Gase sind nicht vorhanden. „Das lässt darauf schließen, dass es sich bei TOI 849 b um einen exponierten Planetenkern handelt“, sagt Armstrong. „Es ist das erste Mal, dass ein intakter, freiliegender Kern eines Gasriesen um einen Stern entdeckt wurde.“

Wo blieb die Hülle?

Die Frage ist nun: Wie hat der nunmehr nackte Gasriese sein „Gewand“ verloren? Oder hat er etwa gar nie eins gehabt? Der Ball für die Interpretation liegt an der Universität Bern, wo seit 2003 das „Berner Modell der Entstehung und Entwicklung von Planeten“ laufend weiterentwickelt wird. Auf der Basis des an der Uni Bern entwickelten Modell zur Entstehung und Entwicklung von Planeten können zwei Theorien formuliert werden: Entweder die Hülle ging verloren oder sie war gar nie vorhanden.

"Die erste ist, dass der Exoplanet einst dem Jupiter ähnlich war, aber durch verschiedene Einflüsse fast das gesamte äußere Gas „verloren" hat“, so Mordasini. Dies könnte aufgrund von Gezeiten passiert sein, bei denen die Hülle des Planeten auseinandergerissen wird, weil der Planet extrem nahe an seinem Stern kreist, oder sogar wegen einer Kollision mit einem anderen Planeten. Die großflächige Verdampfung der Atmosphäre könnte ebenfalls eine Rolle spielen, kann aber nicht allein für das gesamte „verlorene“ Gas verantwortlich gemacht werden.

Alternativ könnte es sich bei TOI 849 b um einen „gescheiterten“ Gasriesen handeln. „Nachdem sich der Kern einmal gebildet hatte, könnte etwas gänzlich anders gelaufen sein als normalerweise, und der Kern hat nie eine massive Atmosphäre gebildet wie sonst. Dies hätte geschehen können, wenn sich in der protoplanetaren Scheibe, aus der sich der Planet bildete, eine Lücke im Gas gebildet hätte wegen der gravitativen Interaktion mit dem Planeten, oder wenn das Material in der Scheibe gerade zu dem Zeitpunkt ausgegangen wäre, wo normalerweise die Gasakkretion folgt“, so Mordasini.